核心技术Ⅱ：网络

实现服务端

手动实现：telnet

telnet 是一种用于网络编程的调试工具，可以在命令shell中输入telnet来启动它。

在Windows中，需要激活telnet：“控制面板”->“程序”->“打开／关闭Windows特性”->“Telnet客户端”。

如：

telnet time-a.nist.gov 13 
# 用time-a.nist.gov在端口13上建立telnet会话

Java实现：socket

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
public class SocketTest lS {
public static void main(String[) args) throwsIOException 
{ 
	try(Socket s = new Socket(”time-a.nist.gov”,13); 
		Scanner in = new Scanner(s.getInputStream(),”UTF-8'’))
	{
		while (in.hasNextline())
		{
			String line = in.nextline();
			System.out.println(line);
		}
	}
}

如果连接失败，它将抛出一个UnknownHostException异常；如果存在其他问题，它将抛出一个IOException异常。
（网络基础）

套接字超时

从套接字读取信息时，在有数据可供访问之前，读操作将会被阻塞。对于不同的应用，应该确定合理的超时值。

调用“setSoTimeout”方法设置超时值（单位：毫秒）：

Socket s = new Socket(. . .); 
s.setSoTimeout(lOOOO); 
// time out after 10 seconds

捕获“SocketTimeoutException”异常：
如果已经为套接字设置了超时值，并且之后的读操作和写操作在没有完成之前就超过了时间限制，那么这些操作就会抛出SocketTimeoutException异常；
```
try
{
   InputStream in = s.getlnputStream();   //read from in 
   . . .
}
catch(InterruptedIOException exception)
{
   . . .
}
```
使用可以超时的无连接套接字：
- “Socket s = new Socket(String host, int port);”会一直无限期地阻塞下去，直到建立了到达主机的初始连接为止；
```
Socket s = new Socket(); 
s.connect(new InetSocketAddress(host, port), timeout);
```

因特网地址

如果需要在主机名和因特网地址之间进行转换，那么就可以使用“InetAddress”类：

只要主机操作系统支持1Pv6格式的因特网地址，java.net包也将支持它；

静态的“getByName”方法可以返回代表某个主机的InetAddress对象：
然后，可以使用“getAddress”方法来访问这些字节；
```
InetAddress address = InetAddress.getByName("time-a.nist.gov");
byte[] addressButes = address.getAddress();
```
调用“getAllByName”方法来获得所有主机：
（一些访问量较大的主机名通常会对应于多个因特网地址，以实现负载均衡）
```
InetAddress[] addresses= InetAddress.getA11ByName(host) ;
```
使用静态的“getlocalHost”方法来得到本地主机的地址：
```
InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
```

实现服务器

服务器套接字

“ServerSocket”类用于建立套接字：

ServerSocket s = new ServerSocket(8189);

建立一个负责监控端口8189的服务器：
```
Socket incoming = s.accept();
```

到输入流和输出流：

InputStream inStream = incoming.getinputStream();
OutputStream outStream = incoming.getOutputStream();

转换成扫描器和写入器：

Scanner in= new Scanner(inStream, "UTF-8"); 
PrintWriterout= new PrintWriter(newOutputStreamWriter(outStream, "UTF-8"), true) ;

客户端发送信息：

out.print1n("Hello! Enter BYE to exit.")

为多个客户端服务

运用线程：每当程序建立一个新的套接字连接，也就是说当调用“accept()”时，启动一个新的线程来处理服务器和该客户端之间的连接，而主程序将立即返回并等待下一个连接。

这种方法并不能满足高性能服务器的需求。为使服务器实现更高的吞吐量，可以使用“java.nio”包中一些特性。

package threadad;

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;

pub1ic c1ass ThreadedEchoServe
{
	pub1ic static void main (String[] args )
	{
		try(ServerSocket s = new ServerSocket(8189))
		{
			int i = 1;
			while (true)
			{
				Socket incoming = s.accept();
				System.out.println("Spawning " + i) ;
				Runnab1e r = new ThreadedEchoHandler(incoming);
				Thread t = new Thread(r)；
				t.start();
				i++;
			}
		}
		catch(IOException e)
		{
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

class ThreadedEchoHandler implements Runnab1e
{
	privete Socket incoming;

	public ThreadedEchoHandler(Socket incomingSocket)
	{
		incoming = incomingSocket;
	}

	public void run()
	{
		try(InputStream inStream = incoming.getInputStream();
			OnputStream onStream = incoming.getOnputStream())
		{
			Scanner in new Scanner(inStream, "UTF-8");
			PrintWriter out new PrintWriter(
				new OutputStreamWriter(outStream, "UTF-8"),
				true);
			out.println("Hello! Enter BYE to exit.");
		}
		
		boolean done= false;
		while(!done && in.hasNextLine())
		{
			String line = in.nextline();
			out.println("Echo: "+ line);
			if (1ine.trim().equals("BYE"))
				done = true;
		}
		catch(IOException e)
		{
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

半关闭

半关闭（half-close）提供了这样一种能力：套接字连接的一端可以终止其输出，同时仍旧可以接收来自另一端的数据。

客户端使用半关闭方法：

try(ServerSocket s = new ServerSocket(host, port))
{
   Scanner in = new Scanner(socket.getInputStream(), ”UTF-8”);
   PrintWriter writer = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
   
   // send request data 
   Writer.print( . . . ); 
   Writer.flush(); 
   socket.shutdownOutput(); 
   
   // now socket is ha1f-c1osed 
   // read response data 
   while(in.hasNextLine() != null) 
   {
      String line = in.nextLine(); 
      . . . 
   }
}

服务器端将读取输入信息，直至到达输入流的结尾，然后它再发送响应。

该协议只适用于一站式（one-shot）的服务，例如HTTP服务，在这种服务中，客户端连接服务器，发送一个请求，捕获响应信息，然后断开连接。

可中断套接字

当连接到一个套接字时，当前线和将会被阻塞且到建立连接或产生超时为止。同样地，当通过套接字读写数据时，当前线程也会被阻塞直到操作成功或产生超时为止。

当线程因套接字无法响应而发生阻塞时，则无法通过调用interrupt来解除阻塞。

为了中断套接字操作，可以使用java.nio包提供的一个特性——“SocketChannel”类：

打开SocketChannel：
通道（channel）并没有与之相关联的流，它所拥有的read和write方法都是通过使用Buffer对象来实现的（ReadableByteChannel接口和WritableByteChannel接口都声明了这两个方法）。
```
SocketChannel channel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress(host, port));􀀀
```
1. 如果不想处理缓冲区，可以使用Scanner类从SocketChannel中读取信息：
  Scanner in = new Scanner(channel, "UTF-8");􀀀
2. 通过调用静态方法“Channels.newOutputStream”可以将通道转换成输出流：
  OutputStream outStream = Channels.newOutputStream(channel);

获取Web 数

为了在Java程序中访问Web服务器，在更高的级别上进行处理，而不只是创建套接字连接和发送HTTP诸求。

URL 和 URI

java.net包对统一资源定位符(Uniform Resource Locator, URL)和统一资源标识符(Uniform Resource Identifier, URI)作了非常行用的区分：

URI是个纯粹的语法结构，包含用来指定Web资源的字符串的各种组成部分；
URL是URI的一个特例，它包含了用于定位Web资源的足够信息；
URN (uniform resource name, 统一资源名称），不属于定位符，因为根据该标识符我们无法定位任何数据；

URL句法：

[scheme:]schemeSpecificPart[#fragment]

“［...］”表示可选部分，并且“:”和“#”可以被包含在标识符内；

包含“scheme:”部分的URI称为“绝对URI”。否则，称为“相对URI”。
如果绝对URI的schemeSpecificPart不是以“/”开头的，就称它是“不透明的URI”。如：
```
mailto:cay@horstmann.com
```
所有绝对的透明URI和所有相对URI都是分层的（hierarchical）。如：
```
http://horstmann.com/index.html
../../java/net/Socket.html#Socket()
```
一个分层URl的schemeSpecificPart具有以下结构：
```
[//authority][path][?query]􀀁
```
- “[. . .]”同样表示可选的部分。
对于那些基于服务器的URI，authority 部分具有以下形式：
```
[user-info@]host[:port]
```

URI类，作用：

解析标识符并将它分解成各种不同的组成部分：

getScheme􀀁
getSchemeSpecificPart􀀁
getAuthority􀀁
getUserlnfo􀀁
getHost􀀁
getPort􀀁
getPath􀀁
getQuery􀀁
getFragment􀀁

处理绝对标识符和相对标识符：

combined = base.reso1ve(relative);   // 解析相对URL
relative = base.relativize(combined);   // 相对化URL

解析相对URL：

示例：
1、绝对URI：
http://docs.mycompany.com/api/java/net/ServerSocket.html
2、相对URI：
../../java/net/Socket.html#Socket()

由1、2 组合出一个绝对URI：
http://docs.mycompany.com/api/java/net/Socket.html#Socket()

相对化（relativization）：

示例：
1、URI：
http://docs.mycompany.com/api􀀁
2、URI：
http://docs.mycompany.com/api/java/1ang/String.html􀀁

相对化之后的URI：
java/1ang/String.htm1􀀁

使用URLConnection 获取信息

使用“URLConnection”类，通过它得到比基本的URL类更多的控制功能。
操作步骤：

调用URL类中的“openConnection”方法获得“URLConnection”对象：
```
URLConnection connection = url.openConnection();
```
使用以下方法来设置任意的请求属性：
1. “setDoInput”：
2. “setDoOutput”：
3. “setIfModifiedSince”：􀀁
4. “setUseCaches”：
5. “setAl1owUserInteraction”：
6. “setRequestProperty”：
7. “setConnectTimeout”：
8. “setReadTimeout”：
调用connect方法连接远程资源：
```
connection.connect();
```
- 除了与服务器建立套接字连接外，该方法还可用于向服务器查询头信息（headerinformation）。
与服务器建立连接后，可以查询头信息。
1. “getHeaderFieldKey”和“getHeaderField”这两个方法枚举了消息头的所有字段。
2. “getHeaderFields”方法返回一个包含了消息头中所有字段的标准Map对象。
以下方法可以查询各标准字段：
1. “getContentType”：
2. “getContentlength”：
3. “getContentEncoding”：
4. “getDate”：
5. “getExpiration”：
6. “getLastModified”：
最后，访问资源数据。
使用“getInputStream”方法获取一个输入流用以读取信息（这个输人流与URL类中的“openStream”方法所返回的流相同）。

（另一个方法getContent在实际操作中并不是很有用）
- 由标准内容类型（比如“text/plain”和“image/gif”) 所返回的对象需要使用“com.sun”层次结构中的类来进行处理。

提交表单数据

有许多技术可以让Web服务器实现对程序的调用。 其中最广人所知的是Java Servlet、 JavaServer Face、 微软的ASP (Active Server Pages, 动态服务器主页）以及CGI (Common Gateway Interface, 通用网关接口）脚本。

当表单数据被发送到Web服务器时，数据到底由谁来解释并不重要，可能是Servlet或CGI脚本，也可能是其他服务器端技术。客户端以标准格式将数据发送给Web服务器，而Web服务器则负责将数据传递给具体的程序以产生响应。

在向Web服务器发送信息时，通常有两个命令会被用到：“GET”和“POST”：

GET：在使用GET命令时，只需将参数附在URL的结尾处即可。这种URL的格式如下：

http://host/path?query

每个参数都具有“名字＝值”的形式，参数之间用“&”字符分隔开；
参数的值将遵循下面的规则：
1. 保留字符“A — Z 、a — z 、0 — 9 ”，以及“.”、“-”、“～”、“_”；
2. 用“+”字符替换所有的空格；
3. 将其他所有字符编码为“UTF-8”，并将每个字节都编码为“%”后面紧跟一个两位的十六进制数字。

老式的浏览器和代理对在“GET”请求中能够包含的字符数扯做出了限制。正因为此，POST请求经常用来处理具有大批数据的表单。

POST：在POST请求中，不会在 URL 上附着参数，而是从“URLConnection”中获得输出流，并将“名/值”对写入到该输出流中。

仍旧需要对这些值进行URL编码，并用“&”字符将它们隔开；

创建一个“URLConnection”对象：

URL url = new URL("http://host/path");􀀁
URLConnection connection = url.openConnection();

调用“setDoOutput”方法建立一个用于输出的连接：
```
connection.setDoOutput(true);
```
接着，调用“getOutputStream”方法获得一个流，可以通过这个流向服务器发送数据：
如果要向服务器发送文本信息，那么可以非常方便地将流包装在“PrintWriter”对象中。
```
PrintWriter out = new PrintWriter(connection.getOutputStream(), "UTF-8");􀀁
```

向服务器发送数据：

out.print(namel + "=" + URLEncoder.encode(valuel, "UTF-8") + "&");
out.print(name2 + "=" + URLEncoder.encode(value2, "UTF-8"));􀀁

关闭输出流：
```
out.close();
```
最后，调用“getInputStream”方法读取服务器的响应。

人工实现重定向：

在连接到服务器之前，将自动重定向关闭：
```
connection.setlnstanceFollowRedirects(false);
```
在发送请求之后，获取响应码：
```
int responseCode = connection.getResponseCode();􀀁
```
检查它是否是下列值之一：
1. HttpURLConnection.HTTP_MOVED_PERM
2. HttpURLConnection.HTTP_MOVED_TEMP
3. HttpURLConnection.HTTP_SEE_OTHER

如果是这些值之一，那么获取Location响应头，以获得通定向的URL。然后，断开连接，并创建到新的URL的连接：

String location = connection.getHeaderFie1d("Location");
if (location != nu11)
{
   URL base = connection.getURL();
   connection.disconnect();
   connection = (HttpURLConnection) new URL(base, 1ocation).openConnection();
   . . .
}

发送E-mail（JavaMail API）

利用 JavaMail API 在Java 程序中发送 E -mail ：

邮件服务器相关的属性文件：

mail.transport.protocol=smtps􀀁
mail.smtps.auth=true􀀁
mail.s111tps.host=smtp.gmail.com􀀁
mail.smtps.user=cayhorstmann@gmail.com􀀁

读入属性文件，然后获取一个邮件会话：

Session mai1Session = Session.getDefaultInstance(props);􀀁

用恰当的发送者、接受者、主题和消息文本来创建消息：

MimeMessage message = new MimeMessage(mailSession);
message.setFrom(new InternetAddress(from));
message.addRecipient(RecipientType.TO, new InternetAddress(to));
message.setSubject(subject);
message.setText(bui1der.toString());

将消息发送走：

Transport tr = mailSession.getTransport();
tr.connect(nu11, password);
tr.sendMessage(message, message.getA11Recipients());
tr.close();

核心技术Ⅱ：网络

目录

实现服务端

手动实现：telnet

Java实现：socket

相关方法

套接字超时

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URL 和 URI

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