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1、1,第9章 网络通信,2,主要内容,9.1网络编程的基础知识9.2 基于TCP协议网络程序设计9.3 基于UDP协议网络程序设计9.4 JApplet编程9.5基于分布模式的云计算系统,3,9.1网络编程的基础知识,9.1.1IP地址和端口号9.1.2套接字,4,9.1.1IP地址和端口号,1、IP地址 网络中的每台计算机都必须有一个惟一的IP地址作为标识，这个数通常写作一组由“.”号分隔的十进制数。,5,9.1.1IP地址和端口号,在J包中，IP地址由一个称作InetAddress的特殊的类来描述。这个类提供了三个用来获得一个InetAddress类的实例的静态方法。这三个方法是：getLo
2、calHost()返回一个本地主机的IP地址。getByName(String host)返回对应于指定主机的IP地址。getAllByName(String host)对于某个主机有多个IP地址（多宿主机）可用于得到一个IP地址数组。此外，对一个InetAddress的实例可以使用：getAddress()获得一个用字节数组形式表示的IP地址。getHostName()作反向查询，获得对应于某个IP地址的主机名。,6,【例9-1】通过域名查找IP地址。,核心语句：try InetAddress zsm_address;zsm_address=InetAddress.getByName();s
3、tr=思维论坛的IP地址为：+zsm_address.toString();catch(UnknownHostException e)str=无法找到思维论坛;,7,【例9-2】查找本机IP地址。,核心语句：try InetAddress host_address；host_address=InetAddress.getLocalHost();str=本机的IP地址为：+host_address.toString();catch(UnknownHostException e)str=本机没有安装网卡，无法找到IP。;,8,9.1.1IP地址和端口号,2、端口 我们用“端口号”来标识正在计算机上
4、运行的进程（程序）。每个被发送的网络数据包也都包含有“端口号”，用于将该数据帧交给具有相同端口号的应用程序来处理。,9,9.1.1IP地址和端口号,2、端口 端口号是一个整数，其取值范围为065535之间。由于同一台计算机上不能同时运行两个有相同端口号的进程。通常01023间的端口号作为保留端口号，用于一些网络系统服务和应用，用户的普通网络应用程序应该使用1024以后的端口号，从而避免端口号冲突。,10,9.1.1IP地址和端口号,3、TCP与UDP协议 在网络中，有两个常用的协议，它们是“传输控制协议”(Transmission Control Protocol，简称TCP)和“用户数据报协
5、议”(User Datagram Protocol，简称：UDP)。TCP是面向连接的通信协议，TCP提供两台计算机之间的可靠无差错的数据传输。UDP是无连接通信协议，UDP不保证可靠数据的传输。,11,9.1.2套接字,1、什么是套接字 在TCP/IP通信协议中，套接字（Socket）就是IP地址与端口号的组合。,如图所示，IP地址193.14.26.7与端口号13组成一个套接字。,12,9.1.2套接字,1、什么是套接字网络通信，准确地说，不能仅说成是两台计算机之间在通信，而是两台计算机上执行的网络应用程序（进程）之间在收发数据。当两个网络程序需要通信时，它们可以通过使用Socket类建立
6、套接字连接。我们把呼叫方称为“客户端”，负责监听的一方称为“服务器端”。,13,9.1.2套接字,2、客户端建立套接字Socket对象在客户端使用socket类，建立向指定服务器IP和端口号连接的套接字,其构造方法是:Socket(host_IP,prot);其中host_IP是服务器的IP地址，prot是一个端口号。Socket主要方法有：getInputStream()：获得一个输入流，读取从网络线路上传送来的数据信息。getOutputStream()：获得一个输出流，用这个输出流将数据信息写入到网络“线路”上。,14,9.1.2套接字,3、服务器端建立套接字Socket对象 在服务器端
7、用ServerSocket类创建服务器Socket，ServerSocket类的构造方法为：ServerSocket(int port);创建ServerSocket实例是不需要指定IP地址的，ServerSocket总是处于监听本机端口的状态。ServerSocket类的主要方法：Socket accept();该方法用于在服务器端的指定端口监听客户机发起的连接请求，并与之连接,其返回值为Socket对象。,15,9.2 基于TCP协议网络程序设计,9.2.1客户机/服务器模式9.2.2同时服务于多个客户的解决方案,16,9.2.1客户机/服务器模式,利用Socket方式进行数据通信与传输，
8、大致有如下步骤：（1）创建服务器端ServerSocket，设置建立连接的端口号。（2）创建客户端Socket对象，设置绑定的主机名称或IP地址，指定连接端口号。（3）客户机Socket发起连接请求。（4）建立连接。（5）取得InputStream和OutputStream。（6）利用InputStream和OutputStream进行数据传输。（7）关闭Socket和ServerSocket。,17,18,【例9-3】远程数据通信示例，本例由客户端程序和服务器程序两部分组成。,（1）客户端程序（2）服务器端程序,19,9.2.2同时服务于多个客户的解决方案,1、启动多个服务程序 我们可以在服
9、务器端启动多个服务程序，等待客户机的连接请求，每个服务程序处理一个客户机数据，它们只是监听的端口号不同。显然，这个方案耗用资源太多。,20,9.2.2同时服务于多个客户的解决方案,2、应用多线程 在服务程序中应用多线程技术，不同的线程为不同的客户服务。主线程负责等待客户机的连接请求，各个线程负责网络连接，接收客户发送来的信息。,21,【例9-4】服务程序应用多线程技术同时处理多个客户机的连接请求。,（1）客户端程序（2）服务器端程序,22,9.3 基于UDP协议网络程序设计,9.3.1基于UDP协议的数据报套接字9.3.2数据报的程序设计过程9.3.3广播数据报套接字,23,9.3.1基于UD
10、P协议的数据报套接字,TCP协议通过socket套接字建立一条虚电路。,TCP协议的socket,server,client,Datagram数据报,server,client,UDP数据报的每个数据包要包含目的地址和端口号.,24,在UDP中，要使用二个类：（1）DatagramSocket 类发送时，用 send()方法发送数据；接收时，用 receive()方法接收数据。（2）DatagramPacket 类 用于打包或拆包 发送时打包：包由数据、接收地址、端口号组成；接收时拆包：取出包中的数据、接收地址、端口号。,25,9.3.2数据报的程序设计过程,1、服务器端发出报文的步骤（1）定
11、义数据成员。DatagramSocket socket;DatagramPacket packet;InetAddress address;(用来存放接收方的地址)int port;(用来存放接收方的端口号)（2）创建数据报文Socket对象。try socket=new DatagramSocket(1111);catch(.SocketException e)socket 绑定到一个本地的可用端口，等待接收客户的请求。,26,9.3.2数据报的程序设计过程,1、服务器端发出报文的步骤（3）分配并填写数据缓冲区(一个字节类型的数组)。byte Buf=new byte256;存放从客户端接收
12、的请求信息.（4）创建一个DatagramPacket。packet=new DatagramPacket(Buf数组,256字节长度);用来从socket接收数据,它只有两个参数。（5）服务器阻塞。socket.receive(packet);在客户的请求报道来之前一直等待。,27,9.3.2数据报的程序设计过程,1、服务器端发出报文的步骤（6）从到来的包中得到地址和端口号。InetAddress address=packet.getAddress();int port=packet.getPort();（7）将数据送入缓冲区。来自文件,或键盘输入。（8）建立报文包,用来从socket上发送
13、信息。Packet=new DatagramPacket(buf,buf.length,address,port);（9）发送数据包。socket.send(packet);（10）关闭socket。socket.close();,28,9.3.2数据报的程序设计过程,2、客户端接收包的步骤（1）定义数据成员。int port;InetAddress address;DatagramSocket socket;DatagramPacket packet;byte sendBuf=new byte256;（2）建立socket。socket=new DatagramSocket();（3）向服务
14、器发出请求报文。address=InetAddress.getByName(args0);port=parseInt(args1);packet=new DatagramPacket(sendBuf,256,address,port);socket.send(packet);,29,9.3.2数据报的程序设计过程,2、客户端接收包的步骤（4）客户机等待应答。packet=new DatagramPacket(sendBuf,256);socket.receive(packet);(如果没有到就一直等待,因此程序要设置时间限度)（5）处理接收到的数据。String received=new St
15、ring(packet.getData(),0,packet.getLength();System.out.println(received);,30,数据报工作过程,建立数据报socket();,建立一个报文包packet,等待请求报文,建立数据报socket,建立一个请求包,发出请求,获得对方地址,构成信息包,发送出去,创建接收包,等待接收,31,【例9-5】一个简单的数据报示例。,（1）主机1（数据发送方）：（2）主机2（数据接收方）：,32,9.3.3广播数据报套接字,我们把网络上的IP地址划分为A、B、C、D四类，它们是：A类地址为：0.0.0.0127.255.255.255B类地
16、址为：128.0.0.0191.255.255.255C类地址为：192.0.0.0223.255.255.255D类地址为：224.0.0.0239.255.255.255广播数据报套接字就是利用网络系统保留的D类地址进行发送和接收数据。一个D类地址称为一个广播组，把要广播或接收广播的主机都加入到同一个广播组中，即设置为相同的D类IP地址。,33,9.3.3广播数据报套接字,在java中，广播数据报套接字为MulticastSocket类实现，MulticastSocket 是UDP协议 套接字DatagramSocket的子类，其构造方法为：（1）MulticastSocket()创建多播
17、套接字。（2）MulticastSocket(int port)创建多播套接字并将其绑定到指定端口。MulticastSocket类的常用方法：（1）void joinGroup(InetAddress mcastaddr)加入多播组。（2）void setTimeToLive(int ttl)设置在此 MulticastSocket 上发出的多播数据包的默认生存时间，以便控制多播的范围。,34,【例9-6】一个广播数据报套接字的演示示例。,在这个例子中，一个主机不断地重复播发图像文件，加入到同一组的主机可以随时接收广播的数据内容。接收方接收信息后，将接收到的信息在窗体中显示出来。,（a）信息
18、发送方播发信息,（b）显示接收到的信息内容(图像文件),35,9.4 JApplet编程,9.4.1 JApplet及常用方法9.4.2 JApplet应用示例,36,9.4.1 JApplet及常用方法,JApplet是一个能够嵌入到HTML页面中并在浏览器中运行的Java程序。当使用浏览器对一个包含JApplet的Web页面进行浏览时，浏览器将从Web服务器下载JApplet程序到本地执行。,37,9.4.1 JApplet及常用方法,1、JApplet的主要特性JApplet类是一个很特殊的容器，它Applet的子类，Applet是从Java的抽象窗口工具集类库（awt）中的Panel类
19、扩展而来的，它将继承Panel的所有属性。因此，JApplet类具有容器的特性，在其内部可以放置swing组件。,38,9.4.1 JApplet及常用方法,2、JApplet的常用方法,39,9.4.1 JApplet及常用方法,3、JApplet程序的一般形式 一个JApplet程序必须是JApplet的子类，它必须是public的。JApplet程序的一般形式为：import javax.JApplet.*;public 类名 extends JApplet public void init()；public void start()；public void stop()；public
20、void destroy()；,40,9.4.1 JApplet及常用方法,4、JApplet程序的运行为了执行Applet，必须在HTML文档中使用特殊的标记，即标记来调用Applet。例如：,41,9.4.2 JApplet应用示例,【例9-7】在浏览器中运行JApplet程序。1.import javax.swing.*;2.public class Example9_7 extends JApplet3.4.public void init()5.6.JButton btn=new JButton(确定);7.add(btn);8.9.,编译这个源程序，得到一个Example9_7.c
21、lass字节码文件。,42,使用记事本之类的文本编辑工具，编写一个HTML文件如下：将这个超文本文件保存为e9_7.html，并且与Example9_7.class在同一文件目录下。现在使用浏览器打开文件e9_7.html就可看到JApplet程序的运行结果。,43,【例9-8】用getImage()方法和drawImage()方法加载和显示图像。,核心语句：9.public void init()10.img=getImage(getDocumentBase(),getParameter(img);11.12.13.public void paint(Graphics g)14.g.draw
22、Image(img,0,0,this);15.,44,【例9-9】在JApplet程序中使用play()方法播放声音文件。,可以使用JApplet的静态方法编写播放.wav等格式的音频文件的程序。1.import java.swing.*;2.import java.awt.Graphics;3.public class Example9_9 extends JApplet 4.public void paint(Graphics g)5.g.drawString(Listen to the music!,25,25);6.play(getDocumentBase(),茉莉花.wav);7.8
23、.,45,【例9-10】使用getAudioClip()方法播放声音文件。,用getAudioClip()方法建立的AudioClip对象可以处理声音：play()开始播放；loop()循环播放；stop()停止播放。,46,9.5基于分布模式的云计算系统,9.5.1分布模式的云计算9.5.2简易云计算系统设计,47,9.5.1分布模式的云计算,在传统的客户/服务环境中，一般有一个功能强大的计算机作为服务器为多个客户提供服务，下面将讨论一种以客户端为核心、多个服务器为其提供服务的计算模式。这种客户/服务器方式的云计算非常适合分布式系统模型下实现，该模型可以分为3个角色：管理节点、子节点和客户端
24、。管理节点和子节点构成了云计算的服务器端，客户端通过对API的调用实现对云计算系统的访问，并通过API整合为不同的应用程序。,48,9.5.1分布模式的云计算,在这种分布模型下，一个并行应用很容易使用这种客户/服务器模式来设计：一个客户可以将一个大的应用分成若干小的问题，这些小的问题可以由多个服务器程序(子节点)同时处理，所以服务器程序对相应问题求得解答后，再发送给客户机。客户机汇集所有从服务器程序发来的结果，然后再输出给用户。,49,9.5.1分布模式的云计算,在具体实现这个模型的过程中，要将多个可用服务器(子节点)和它们的Internet域名保存在一个node.txt文件中，这个文件称为子
25、节点配置文件，由客户程序存取它。客户机同时还要读取另一个文件root.txt，称为用户配置文件，它包括用户定义的应用参数。子节点配置文件node.txt和用户配置文件root.txt构成管理节点。,50,9.5.1分布模式的云计算,基于分布模式的云计算系统,51,9.5.2简易云计算系统设计,下面设计一个简易云计算系统，该系统实现由多台服务器共同完成n 阶矩阵的乘法运算任务。1、系统结构,52,53,9.5.2简易云计算系统设计,2、设计示例我们现在用C/S结构求解矩阵乘法问题。假定有多台计算机处于WAN中并使用TCP/IP进行通信。使用一个客户和几个服务器求解n*n的“大型”矩阵乘法问题。客
26、户通过子节点配置文件“node.txt”中获取所有的服务器程序必要的信息。如服务器的个数、IP地址或主机名。例如，node.txt文件中的内容为：3192.168.1.1192.168.1.2192.168.1.3表示有三个子节点及相应的IP地址。,54,9.5.2简易云计算系统设计,然后建立与所有服务的Scoket连接和I/O流。客户从用户配置文件“root.txt”获得矩阵维数N的值，再创建三个矩阵A，B，C，并输入A，B的值，在客户端对任务进行分解，并向每个节点发送一个子任务。这个任务要求每个服务程序收到这个请求之后，完成计算并把结果返回客户。而客户等待各子节点的回复，并将计算结果拼接起
27、来，组成矩阵C。最后，客户将得到结果矩阵C返回给用户。,55,【例9-11】简易云计算系统计算矩阵乘法。,（a）子节点,（b）客户机端,56,小结,实现网络功能要靠URL类,URLConection类,Socket类和DatagramSocket类网络上的数据传送是将网络连接转换成输入输出流DataInputStream和DataOutputStream(PrintStream)是网间流的载体.URL适用于web应用,如访问http服务器是高层服务,57,小结,环回地址可用于在本地机器上调试网络程序Socket适用于面向连接的,可靠性要求高的应用Datagram适用于效率要求高的应用Socket是由IP和端口构成的一种网上通信链路的一端Socket通信要分别运行服务器和客户程序服务器程序是多线程的,可处理多个客户的请求,
