Java Socket Programming 大綱 - 網路資料庫實驗室

Java Socket Programming 

大綱 

Bi-Ru Dai 

Java網路程式設計概念 

活用URL 

使用socket? 

使用datagram? 

Java Socket Programming 2 

1

網路程式設計概念 

Java使網路程式設計變得很簡單 

不必須要考慮底層網路資料溝通的問題 

Ex: 

網頁中使用Applet 來顯示圖片 

IP 基礎網路架構 



2

所需要了解課題 

設計應用層的程式 

當然也需要了解TCP/UDP 運作原理 

使用 java.net 類別 

TCP 


Transmission Control Protocol 

兩個應用程式建立一個通道,互相傳送訊 

息 

Ex:如同打電話一般 

依據網路特性可分成 

Packet switch 

Circuit switch 


3

TCP 

在網路上,把資料依照順序地彼此傳遞是 

一件困難的事 

提供可靠的點對點的連線方式(Point to 

Point Channel) 

需要可靠連線方式的應用 

Ex:HTTP,FTP,TELNET 

UDP 

User datagram Protocol 


傳送分別獨立的封包資料,不保證資料是否 

送到,跟TCP的理念不同 

提供不保證能把資料正確地在應用程式 

間傳輸 

並不是Connection-Based;TCP是 

Connection-Based 


4

UDP 

資料先被分成許多個小部份,傳輸出去.其 

被傳出去被收到的順序不重要 

對許多的應用程式而言,使很難去保證資 

料在網路上傳輸會沒有任何的流失 

因此,為使資料沒有傳送上的錯誤而使用 

可以確保資料傳輸品質的通訊協定,反而 

會使網路的品質變壞影響到原有應用程 

式或網路服務的服務品質 

UDP 


適合一些應用程式可以容許再網路上傳 

送上流失一些資料,一則是丟棄他或是利 

用其他成功傳遞成功的資料來組成 

應用範例: 

時間服務伺服器(Time server) 

Ping service 用來了解網路連線的狀態 


5

了解連接阜(Port) 

一般來說,電腦一般都具有一個實體連線 

的介面,所有的資料都是解由這一個連線 

來傳輸 

然而,這些傳輸的資料都是給不同的應用 

程式,如何來分別他們呢 ? 

使用連接阜來區別 

連接阜 


網路資料的傳輸一定伴隨著目的地的電 

腦位置與連接阜資料 

電腦位址:IPv4,32bit 

連接阜:16bit 

這樣一來,TCP/UDP就可以很順利的傳輸 

資料 


6

以TCP 為例 

伺服器將IP與Port合併一起,好讓客戶 

端可以知道如何與伺服器相連接 

以UDP為例 


資料裡面只有包含目的地的IP與Port資料 

根據Port資料來區別不同的應用程式 


7

使用Port 

所有可以使用的Port : 

0~65535 

0~1023 常用的網路服務 

使用者制定的服務 1024~65535 

Java提供的程式庫 

java.net 

TCP 


URL, URLConnection, Socket, and 

ServerSocket 

UDP 

DatagramPacket, DatagramSocket, and 

MulticastSocket 


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活用URL 

什麼是URL? 

建立URL 

解析URL 

讀取URL的目錄 

URL連線 

URL連線的讀取與輸出 

什麼是URL? 


Uniform Resource Locator 

是用來識別網路上的電腦 

Ex: http://java.sun.com 

http:傳輸協定 

java.sun.com資源名稱 


9

URL 

Host Name The name of the machine on which the resource lives. 

Filename The pathname to the file on the machine. 

Port 

Number 

Reference 

The port number to which to connect (typically optional). 

A reference to a named anchor within a resource that usually 

identifies a specific location within a file (typically optional 

建立URL 

使用字串來表示URL 

http://www.ntu.edu.tw 


URL ntu=new URL(http://www.ntu.edu.tw) 

除了使用絕對的URL 也可以使用相對的 

URL 


10

相對URL 

通常被使用在網頁中所連結到通一個網 

站網頁的連結 

Example 

In a page contains the following pages in the same site: 

Pictures of Me 

Pictures of My Kids 

Using relative URL to represent: 

URL gamelan = new URL("http://www.gamelan.com/pages/"); 

URL gamelanGames = new URL(gamelan, "Gamelan.game.html"); 

URL gamelanNetwork = new URL(gamelan, "Gamelan.net.html"); 

URL語法 

語法: 


URL(URL baseURL, String relativeURL) 

Ex: 

URL gamelanNetworkBottom = new 

URL(gamelanNetwork, "#BOTTOM"); 


11

解析URL 

getProtocol 

Returns the protocol identifier component of the URL. 

getHost 

Returns the host name component of the URL. 

getPort 

Returns the port number component of the URL. The 

getPort method returns an integer that is the port 

number. If the port is not set, getPort returns -1. 

getFile 

Returns the filename component of the URL. 

getRef 

Returns the reference component of the URL. 

Example 

100. import java.net.*; 

101. import java.io.*; 

102. public class ParseURL { 


103. public static void main(String[] args) throws Exception { 

104. URL aURL = new URL("http://java.sun.com:80/docs/books/" 

105. + "tutorial/index.html#DOWNLOADING"); 

106. System.out.println("protocol = " + aURL.getProtocol()); 

107. System.out.println("host = " + aURL.getHost()); 

108. System.out.println("filename = " + aURL.getFile()); 

109. System.out.println("port = " + aURL.getPort()); 

110. System.out.println("ref = " + aURL.getRef()); 

111. } 

112. } 


12

讀取URL資料 

100. import java.net.*; 

101. import java.io.*; 

102. public class URLReader { 

103. public static void main(String[] args) throws Exception { 

104. URL yahoo = new URL("http://www.yahoo.com/"); 

105. BufferedReader in = new BufferedReader( 

106. new InputStreamReader( 

107. yahoo.openStream())); 

108. String inputLine; 

109. while ((inputLine = in.readLine()) != null) 

110. System.out.println(inputLine); 

111. in.close(); 

112. } 

113. } 

URL連線錯誤處理 

100. try { 


101. URL yahoo = new URL("http://www.yahoo.com/"); 

102. URLConnection yahooConnection = 

yahoo.openConnection(); 

103. } catch (MalformedURLException e) { // new URL() failed 

104. . . . 

105. } catch (IOException e) { // openConnection() failed 

106. . . . 

107. } 


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URL連線的讀取與輸出 

讀取 

URLConnectionRead.java 

輸出 

Reverse.java 

使用socket? 


在網路上兩個程式雙向連線的一端 

利用socket 從client連線到server與讀取 

server的資料 

詳細介紹使用java在client-server架構下 

的連線模式 


14

關於sockets 

URL 與 URLConnection提供相對較高階 

機制在網路上存取資源 

有時候,需要較低階網路連線的溝通 

舉例來說,撰寫一個client-server應用程式 


Client-server應用程式 

Server提供某些服務,像是處理資料庫的 

查詢或是傳送現在的股價 

Client使用這些server提供的資訊,不論是 

顯示查詢資料庫的結果或是提供投資者 

購買股票的建議 


15

Client-server應用程式 

建置在TCP上面 

TCP提供穩定點對點連線的通道 

透過TCP,client與server需要建立彼此的 

連線 

需要用socket將每一個程式與其另一連線 

端結合起來 

在這個連線下,client 與 server可以換傳 

資料 

Socket連線方式 


正常來說,server會在特定port上設定一個 

包含這一個port資訊的socket 

接著,server就等待,聆聽要連線到這一個 

socket的client 

在client端,client需要知道主機名稱 

(hostname)與其提供連線的port 


16

Client需要連線到server時 

當需要連線時,Client會試著與這一個主機 

及其port連線 


Server接受client連線 

如果沒任何問題,server會接受連線 

Server產生新的且包含不同port的socket 

因為需要保留原有socket來接收新的連線 

與維持已連線的資料傳輸品質 


17

連線完成 

在client端會接收到連線被確認的訊息,以 

確認socket連線建立完成,可以透過這一 

個socket來傳遞資料 

Client端的socket並不會包含與server連 

線的相同port號碼.然而,client會另外指定 

一個port給client執行的程式用 

Socket in Java 


java.net.socket建置在平台相關實作上的 

最上層,隱藏所有系統細節 

所以利用java.net.socket所建置網路程式 

可以做到跨平台的特性 

java.net.serversocket 提供建置伺服器 

的socket 


18

Socket 讀取 

Echo Service uses port 7 

Echo client 

Client與server建立連線後,client送給 

server字串訊息,server都回傳相同的訊息 

給client顯示出來 

KnockKnock Service 

Server 

KnockKnockServer.java 


KnockKnockProtocol.java 

Client 

KnockKnockClient.java 


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支援多人同時連線的KKserver 

KKMultiServer 

KKMultiServerThread 

使用datagram 

什麼是datagram 


Datagram client-server架構 

廣播給許多的接收者 


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什麼是datagram 

是一個獨立,且包含所要傳送資料的電腦 

資料格式 

並不保證會到達,到達時間與傳遞內容 

應用程式透過datagram傳遞與接收資料 

是完全獨立且沒有關係的 

Client與server並不需要透過連線來傳送 

資料 

UDP與TCP比較 


TCP:client與server建立穩定的點對點連 

線,在上面傳遞資料.需要「建立連線」, 

「互傳資料」與「結束連線」三個主要 

步驟.資料傳送是保證的. 

UDP:client與server不需要建立連線,傳送 

資料與接收資料是不相關的.資料傳送是 

不保證的. 


21

Quote範例 

java.net的 DatagramSocket 

QuoteClient送空的資料給QuoteServer 

QuoteServer就回傳資料給 

QuoteClientClient 

類似ping的功能 

Quote 範例 


Server listens on port 4445 

QuoteServer.java 

QuoteServerThread.java 

Client 

QuoteClient.java 

QuoteClientApplet.java 

QUoteClientApplet.html 


22

廣播訊息給多個接收者 

與之前範例不同,server等待client. 

多個Client聆聽server送出的訊息 

修改DatagramSocket 

Server固定一個時間會送出訊息給client 


Quote Multicast範例 

Multicast Server 

MultiCastServer.java 

MultiCastThread.java 

Multicast Client 

MultiClient.java 


23

Reference 

Custom Networking 

(http://java.sun.com/docs/books/ 

tutorial/networking/TOC.html) 

IETF (http://www.ietf.org/) 


24

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