Java語言實現(xiàn)基于消息傳遞的網(wǎng)絡通信

1、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)課程設計報告課程設計題目 java語言實現(xiàn)基于消息傳遞的網(wǎng)絡通信系統(tǒng)設計姓 名 黃偉 專 業(yè) 09網(wǎng)絡工程 學 號 09539070 成 績 網(wǎng)絡工程系 2011年12 月15日java sock實現(xiàn)基于消息傳遞的網(wǎng)絡通信系統(tǒng)及簡單文件傳輸功能的實現(xiàn)摘要：socket(套接字)是一種基于tcp/ip的編程接口。它采用客戶/服務器通信機制，使客戶端和服務器端通過socket接口在網(wǎng)絡上實現(xiàn)連接和數(shù)據(jù)交換。它提供了一系列系統(tǒng)調用，使用戶可以方便地實現(xiàn)tcp和udp等多種網(wǎng)絡協(xié)議的通信。它使用戶可以在網(wǎng)絡協(xié)議上工作而不必對該網(wǎng)絡協(xié)議有非常深入的了解。這樣編寫的程序可被迅速移植到任何支持s

2、ocket的網(wǎng)絡系統(tǒng)中去。 本程序主要利用java socket來實現(xiàn)雙機通信，實現(xiàn)一個簡單的服務器，客戶端聊天小程序。通過本次實驗加深對javasocket機制及其原理的進一步了解。關鍵詞：套接字、 socketserver類、客戶機/服務器模式 一 理論基礎：1.1 套接字通信 套接字（socket）是網(wǎng)絡通信的基本單元操作，又被稱作端口，通常用來實現(xiàn)客戶方向和服務器的連接。網(wǎng)上的兩個程序通過一個雙向的通信連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，在實現(xiàn)雙向通信前鏈路的每一個端都建立一個socket，通過對socket的讀/寫操作實現(xiàn)網(wǎng)絡通信功能。套接字是網(wǎng)絡通信的一個標準。套接字分為以下三種類型。（1） 流套

3、接字這是最常用的套接字類型，tcp/ip協(xié)議中的tcp協(xié)議用此類接口，它提供面向連接的（建立虛電路），無差錯的、發(fā)送先后順序一致的，包長度不限和非重復的網(wǎng)絡信包傳輸。（2） 數(shù)據(jù)報套接字tcp/ip協(xié)議族中的udp協(xié)議使用此類接口，它是無連接的服務，以獨立的信包進行網(wǎng)絡傳輸，信包最大長度為32kb，傳輸不保證順序性、可靠性和無重復性，它通常用于單個報文傳輸或可靠性不重要的場合。（3） 原始數(shù)據(jù)包套接字提供對網(wǎng)絡下層通信協(xié)議的直接訪問，它一般不是提供給普通用戶的，主要用于開發(fā)新的協(xié)議或者用于協(xié)議教隱蔽的功能。 所有socket通信程序的基本結構都是一樣的，主要有創(chuàng)建socket、打開連接到soc

4、ket的輸入流和輸出流、按照一定的協(xié)議對socket進行讀寫操作。關閉socket這四個步驟，通過這四個步驟可以完成一般的socket通信。1.2 java sockets編程簡介：用java語言編程實現(xiàn)socket通信，其原理與使用其他語言基本相同，不同之處是：（1）java是跨平臺的編程語言，所以用java編寫的socket通信程序可以工作在所有支持tcp/ip協(xié)議和java的軟硬件平臺上；（2）因為java是面向對象的語言，所以在編程中需要使用一些與socket有關的系統(tǒng)類，其中用于實現(xiàn)流socket的類主要有：inetaddress類,socke類。inetaddress類的對象用來保

5、存ip地址，socket類的對象用來創(chuàng)建socket通信的客戶端，socket通信的服務器端則有serversocket類的對象來實現(xiàn)，用上述幾個類就可以很方便的生成用戶自己的tcp/ip通信程序。這幾個類都屬于j包，大部分用來處理網(wǎng)絡操作的系統(tǒng)類都包含在這個包中，所以用java編寫程序是，一般要在程序開始部分用import語句加載這個包，以便引入這些類。用java語言編寫socket程序的過程就是創(chuàng)建和定義socket類和serversocket類的子類的過程, 包中提供了豐富的類用于tcp和udp編程 ,其中socket和serversocket類主要用與tcp連接，其中datagramp

6、acket和datagramsocket類主要用于udp編程。 1.3 java 有關概1.3.1 java中輸入/輸出流概念過濾流datainputstream 和dataoutputstream 除了分別作為filterinputstream 和filteroutputstream的子類外，還分別實現(xiàn)了接口 datainput 和dataoutput。接口datainput 中定義的方法主要包括從流中讀取基本類型的數(shù)據(jù)、讀取一行數(shù)據(jù)、或者讀取指定長度的字節(jié)數(shù)，如readboolean()readint()、readline()、readfully()等。接口dataoutput中定義的方法

7、主要是向流中寫入基本類型的數(shù)據(jù)或者寫入一定長度的字節(jié)數(shù)組，如writechar()、writedouble() datainputstream可以從所連接的輸入流中讀取與機器無關的基本數(shù)據(jù)類型用以實現(xiàn)一種獨立于具體平臺的輸datainputstream 可以向所連接的輸出流寫入基本類型的數(shù)據(jù)。1.3.2 java語言介紹java語言的優(yōu)點主要表現(xiàn)在：簡單、面向對象、多線程、分布性、體系結構中立、安全性等方面。(1) 簡單性 java與c+語言非常相近，但java比c+簡單，它拋棄了c+中的一些不是絕對必要的功能，如頭文件、預處理文件、指針、結構、運算符重載、多重繼承以及自動強迫同型。 java

8、實現(xiàn)了自動的垃圾收集，簡化了內存管理的工作這使程序設計更加簡便，同時減少了出錯的可能。 (2) 面向對象java提供了簡單的類機制和動態(tài)的構架模型。對象中封裝了它的狀態(tài)變量和方法，很好地實現(xiàn)了模塊化和信息隱藏；而類則提供了一類對象的原型，通過繼承和重載機制，子類可以使用或重新定義父類或超類所提供的方法，從而既實現(xiàn)了代碼的復用，又提供了一種動態(tài)的解決方案。java是一種完全面向對象的程序設計語言，它除了數(shù)組、布爾和字符三個基本數(shù)據(jù)類型外的其它類都是對象，它不再支持全局變量。在java中，如果不創(chuàng)建新類就無法創(chuàng)建程序，java程序在運行時必須先創(chuàng)建一個類的實例，然后才能提交運行。java同樣支持繼

9、承特性，java的類可以從其它類中繼承行為，但java只支持類的單重繼承，即每個類只能從一個類中繼承。java支持界面，界面允許程序員定義方法但又不立即實現(xiàn)，一個類可以實現(xiàn)多個界面，利用界面可以得到多重繼承的許多優(yōu)點而又沒有多重繼承的問題。(3) 多線程 多線程使應用程序可以同時進行不同的操作，處理不同的事件。在多線程機制中，不同的線程處理不同的任務，他們之間互不干涉，不會由于一處等待影響其他部分，這樣容易實現(xiàn)網(wǎng)絡上的實時交互操作。 java程序可以有多個執(zhí)行線程，如可以讓一個線程進行復雜的計算，而讓另一個線程與用戶進行交互，這樣用戶可以在不中斷計算線程的前提下與系統(tǒng)進行交互。多線程保證了較高

10、的執(zhí)行效率。(4) 分布性java是面向網(wǎng)絡的語言。通過它提供的類庫可以處理tcp/ip協(xié)議，用戶可以通過url地址在網(wǎng)絡上很方便的訪問其他對象。(5) 體系結構中立 java是一種網(wǎng)絡語言，為使java程序能在網(wǎng)絡的任何地方運行，java解釋器生成與體系結構無關的字節(jié)碼結構的文件格式。java為了做到結構中立，除生成機器無關的字節(jié)碼外，還制定了完全統(tǒng)一的語言文本，如java的基本數(shù)據(jù)類型不會隨目標機的變化而變化，一個整型總是32位，一個長整型總是64位。為了使java的應用程序能不依賴于具體的系統(tǒng)，java語言環(huán)境還提供了用于訪問底層操作系統(tǒng)功能的類組成的包，當程序使用這些包時，可以確保它能

11、運行在各種支持java的平臺上。java.lang: 一般的語言包。其中包括用于字符串處理、多線程、異常處理和數(shù)字函數(shù)等的類，該包是實現(xiàn)java程序運行平臺的基本包。 java.util: 實用工具包。其中包括哈希表、堆棧、時間和日期等 。java.io: 基于流模型的輸入/輸出包。該包用統(tǒng)一的流模型實現(xiàn)了各種格式的輸入/輸出，包括文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡和設備的輸入/輸出等 。: 網(wǎng)絡包。該包支持tcp/ip協(xié)議，其中提供了socket、url和www的編程接口。java.awt: 抽象窗口工具集。其中實現(xiàn)了可以跨平臺的圖形用戶界面組件，包括窗口、菜單、滾動條和對話框等 ,java.applet: 支

12、持applet程序設計的基本包.(6) 安全性 用于網(wǎng)絡、分布環(huán)境下的java必須要防止病毒的入侵，java不支持指針，一切對內存的訪問都必須通過對象的實例變量來實現(xiàn)，這樣就防止了程序員使用欺騙手段訪問對象的私有成員，同時也避免了指針操作中容易產生的錯誤。1.3.3 與socket有關的java類: 1.inetaddress類： 用來保存因特網(wǎng)上的ip地址的類，它含有很多成員變量和方法，其中比較常用的有getlocalhost,getbyname和getallbyname,利用它們都可以創(chuàng)建該類的對象，獲得一個java程序操縱、處理的ip地址。例如下面的程序段可以根據(jù)主機名獲取其ip地址 t

13、ryinetaddress remoteip=inetaddress.getbyname(“”); catch(unknownhostexception e) system.out.println(“獲取主機ip錯誤！”);2.socket類： 用來實現(xiàn)tcp/ip通信的端口套接字類，所有希望通過socket來完成與遠程主機進行tcp/ip連接和通信的程序，都必須創(chuàng)建一個socket類的對象。這個類對象的作用首先是根據(jù)遠程主機的ip地址和端口號在本地主機創(chuàng)建一個與遠程主機的聯(lián)接；其次，在連接建立后，本地主機程序就可以使用這個類對象提供的輸入/輸出通道與遠程主機實現(xiàn)通信當一個socket被創(chuàng)建時

14、，它所指定的連接也將同時被建立并打開，若連接成功，調用這個socket對象的有關方法就可以實現(xiàn)與遠程主機的讀寫通信操作. 當一個socket被創(chuàng)建時，它所指定的連接也將同時建立并打開，若連接成功，調用這個socket對象的有關方法就可以實現(xiàn)與遠程主機的讀寫通信操作；若連接失敗，則構造函數(shù)會拋出異常，表示沒有成功創(chuàng)建對象。socket對象的方法getinputstream()和getoutputstream()用來實現(xiàn)程序通過socket對遠程的方的讀寫。調用getinputstream（）方法返回一個抽象的getinputstream()對象?？梢詮倪h程主機讀取二進制數(shù)據(jù)，調用getoutpu

15、tstream()方法可以返回一個抽象的getoutputstream()對象，實現(xiàn)遠程方的寫入操作。由getinputstream()和getoutputstream()都只是對二進制的原始數(shù)據(jù)讀寫。而不能實現(xiàn)對復雜的數(shù)據(jù)結構直接操作，所以在實際應用中一般要先對getinputstream（）和getoutputstream()方法返回輸入輸出流加工變換后在使用.當socket通信結束后，可以調用close()方法來關閉連接，此外調用getloaclport()和getinetaddress()可以得知socket連接服務器的有關服務器端口號和ip地址等有關信息。3 serversocket

16、類 它是java用來實現(xiàn)tcp/ip通信服務器端的主要機制，當一個serversocket對象被創(chuàng)建時，程序在本機的指定端口處提供服務并開始監(jiān)聽可能來自客戶端的服務請求。當一個客戶請求連接并被接受時，服務器程序創(chuàng)建一個socket對象與遠程的客戶機相連實現(xiàn)通信操作。 該類的accept()方法用來等待并接受客戶端的連接，當這個方法被調用時，并與之成功連接，這時方法返回一個新創(chuàng)建的服務器端的socket對象,這個對象已經(jīng)和遠程主機連接成功。并可以和客戶機的socket實現(xiàn)讀寫操作。若服務器可以同時提供的連接數(shù)超過一個則服務器程序應該創(chuàng)建一個新的進程來完成和客戶端的通信，而保留原有監(jiān)聽線程接著準備

17、接受其他客戶機的請求。當serversocket對象要結束它在特定的端口上提供的服務，可調用close()方法實現(xiàn)。二客戶機服務器通信的實現(xiàn)：21 開發(fā)環(huán)境 netbeans 2.2 服務器端程序的實現(xiàn)：import java.awt.*;import java.awt.event.*;import .*;import java.io.*;import java.util.*;public class myserver extends frame textarea area = new textarea(); serversocket server = null; socket client

18、= null; datainputstream in = null; dataoutputstream out = null; private boolean status = false; textfield path=null; java.util.list<clientlister> clienlist = new arraylist<clientlister>(); public static void main(string args) new myserver().lanchframe(); public void lanchframe() this.set

19、location(300, 300); /this.setsize(400, 400); this.add(area, borderlayout.center); this.settitle("server"); this.pack(); this.setvisible(true); panel p1 = new panel(); /p1.setsize(300, 100); p1.setlayout(new borderlayout(); label lab1 = new label("path"); button button = new butto

20、n("send!"); path = new textfield(); p1.add(lab1, borderlayout.west); p1.add(path, borderlayout.center); p1.add(button, borderlayout.east); p1.setvisible(true); button.addactionlistener(new mybuttonliser(); this.pack(); this.add(p1, borderlayout.south); start(); this.addwindowlistener( new

21、windowadapter() public void windowclosing(windowevent e) /disconnect(); system.exit(0); ); public void disconnect() try server.close(); in.close(); out.close(); client.close(); catch (ioexception e) e.printstacktrace(); public void start() try server = new serversocket(8888); catch (bindexception e)

22、 system.out.println("此程序已經(jīng)運行，端口已經(jīng)被占用！請重新運行！"); system.exit(0); catch (ioexception e) e.printstacktrace(); try status = true; while (status) client = server.accept(); / in=new datainputstream(client.getinputstream(); area.append("a client from ip: " + client.getinetaddress() + &qu

23、ot; port: " + client.getlocalport() + " connectedn"); / status=true; clientlister c = new clientlister(client); new thread(c).start(); clienlist.add(c); catch (ioexception e) e.printstacktrace(); private class clientlister implements runnable /用于接受客戶端傳送數(shù)據(jù) private socket s = null; priv

24、ate datainputstream in = null; private dataoutputstream out = null; public clientlister(socket s) this.s = s; try in = new datainputstream(s.getinputstream(); out = new dataoutputstream(s.getoutputstream(); status = true; catch (ioexception e) e.printstacktrace(); public void send(string s) try out.

25、writeutf(s); catch (ioexception e) e.printstacktrace(); public void run() try while (status) string s = in.readutf(); area.append(s + "n"); for (int i = 0; i < clienlist.size(); i+) clientlister c = clienlist.get(i); c.send(s); catch (eofexception e) area.append("one client close!&

26、quot; + "n"); catch (ioexception e) e.printstacktrace(); finally try s.close(); in.close(); out.close(); catch (ioexception e) e.printstacktrace(); private class mybuttonliser implements actionlistener public void actionperformed(actionevent e)/文件傳輸模塊 area.append("server begin listen

27、port 5555 to send file!"+"n"+ "server now is listinging.!"+"n"); string str=path.gettext(); file file=new file(str); try fileinputstream fos = new fileinputstream(file); serversocket paths=new serversocket(5555); socket client=paths.accept(); outputstream netout=cl

28、ient.getoutputstream(); outputstream doc = new dataoutputstream(new bufferedoutputstream(netout); byte buf = new byte2048; int num = fos.read(buf); while (num != (-1) doc.write(buf, 0, num); doc.flush(); num = fos.read(buf); area.append("file send complete!"); catch(filenotfoundexception f

29、err) area.append("file not found!n"); / system.exit(0); catch(bindexception port_err) area.append("文件傳輸端口5555已被占用,請關閉后在運行！"); system.exit(0); catch (ioexception ef) ef.printstacktrace(); 2.3 客戶端程序的實現(xiàn) import java.awt.*;import java.awt.event.*;import .*;import java.io.*;public clas

30、s client extends frame textarea area=new textarea(); textfield tline=new textfield(); socket client=null; dataoutputstream out=null; datainputstream in=null; private boolean status=false;public static void main(string args) new client().lanchframe();public void lanchframe() setlocation(300,400); /se

31、tsize(300,300); this.settitle("client"); this.add(area,borderlayout.north); this.setvisible(true); panel panel=new panel(); panel.setlayout(new borderlayout(); panel.add(tline,borderlayout.center); button button=new button("recive"); button.addactionlistener(new mybuttonliser();

32、panel.add(button,borderlayout.east); panel.setvisible(true); this.add(panel,borderlayout.south); /this this.pack(); this.addwindowlistener( new windowadapter() public void windowclosing(windowevent e) disconnect(); system.exit(0); ); tline.addactionlistener(new mylister(); connect(); new thread(new

33、reciveinfo().start();public void connect() try client=new socket("",8888); out=new dataoutputstream(client.getoutputstream(); in=new datainputstream(client.getinputstream(); status=true; catch(ioexception e) e.printstacktrace(); public void disconnect() try out.close(); catch(ioex

34、ception e) e.printstacktrace(); private class mylister implements actionlistener public void actionperformed(actionevent e) string s=tline.gettext(); area.append(s+"n"); tline.settext(""); try out.writeutf(s); catch(ioexception e2) e2.printstacktrace(); private class reciveinfo i

35、mplements runnable public void run() while(status) try string s=in.readutf(); area.append(s+"n"); catch(socketexception e) system.out.println("客戶端退出！"); system.exit(0); catch (ioexception e) e.printstacktrace(); private class mybuttonliser implements actionlistener/文件接受類 public v

36、oid actionperformed(actionevent e) area.append("client start to get file."+"n"); file file = new file("d:"+file.separator+"backup.txt"); / area.append("ok1"); try file.createnewfile(); randomaccessfile raf = new randomaccessfile(file, "rw")

37、; / area.append("ok2"); socket server = new socket(inetaddress.getlocalhost(),5555); inputstream netin = server.getinputstream(); inputstream iner = new datainputstream(new bufferedinputstream(netin); /area.append("ok4"); byte buf = new byte2048; int num = iner.read(buf); / area.append("ok3"); while (num != (-1) raf.write(buf, 0, num); raf.skipbytes(num);