Java的基本网络支持 - 《疯狂Java讲义》

核心提示：Java 为网络支持提供了java.net 包，该包下的URL 和URLConnection 等类提供了以编程方式访问Web 服务的功能，而URLDecoder 和URLEncoder 则提供普通字符串和application/x-www-form- urlencoded MIME 字符串相互转换的静态方法。

Java为网络支持提供了java.net包，该包下的URL和URLConnection等类提供了以编程方式访问Web服务的功能，而URLDecoder和URLEncoder则提供普通字符串和 application/x-www-form-

urlencoded MIME 字符串相互转换的静态方法。

17.2.1 使用InetAddress

Java提供了InetAddress类来代表IP地址，InetAddress下还有2个子类：Inet4Address、Inet6Address，它们分别代表Internet Protocol version 4（IPv4）地址和Internet Protocol version 6（IPv6）地址。

InetAddress类没有提供构造器，而是提供了如下两个静态方法来获取InetAddress实例：

Ø  getByName(String host)：根据主机获取对应的InetAddress对象。

Ø  getByAddress(byte[] addr)：根据原始IP地址来获取对应的InetAddress对象。

InetAddress还提供了如下三个方法来获取InetAddress实例对应的IP地址和主机名：

Ø  String getCanonicalHostName()：获取此 IP 地址的全限定域名。

Ø  String getHostAddress()：返回该InetAddress实例对应的IP地址字符串（以字符串形式）。

Ø  String getHostName()：获取此 IP 地址的主机名。

除此之外，InetAddress类还提供了一个getLocalHost()方法来获取本机IP地址对应的InetAddress实例。

InetAddress类还提供了一个isReachable()方法，用于测试是否可以到达该地址。该方法的实现将尽最大努力试图到达主机，但防火墙和服务器配置可能阻塞请求，使其在某些特定的端口可以访问时处于不可达的状态。如果可以获得权限，则典型实现将使用 ICMP ECHO REQUEST；否则它将试图在目标主机的端口7 Echo）上建立 TCP 连接。下面程序测试了InetAddress的简单用法：

程序清单：codes/17/17-2/InetAddressTest.java

public class InetAddressTest

{

public static void main(String[] args)

throws Exception

{

//根据主机名来获取对应的InetAddress实例

InetAddress ip = InetAddress.getByName("www.oneedu.cn");

//判断是否可达

System.out.println("oneedu是否可达：" + ip.isReachable(2000));

//获取该InetAddress实例的IP字符串

System.out.println(ip.getHostAddress());

//根据原始IP地址来获取对应的InetAddress实例

InetAddress local = InetAddress.getByAddress(new byte[]

{127,0,0,1});

System.out.println("本机是否可达：" + local.isReachable(5000));

//获取该InetAddress实例对应的全限定域名

System.out.println(local.getCanonicalHostName());

}

}

上面程序简单地示范了InetAddress类几个方法用法，InetAddress类本身并没有提供太多功能，它代表一个IP地址对象，是网络通信的基础，在后面介绍中将大量使用该类。

17.2.2 使用URLDecoder和URLEncoder

URLDecoder和URLEncoder用于完成普通字符串和application/x-www-form-urlencoded MIME 字符串之间的相互转换。可能有读者觉得后一个字符串非常专业，以为又是什么特别高深的知识，其实不是。

在介绍application/x-www-form-urlencoded MIME 字符串之前，先使用www.google.com搜索关键字“李刚 j2ee”，将看到如图17.3所示的界面：

 

图17.3 搜索关键字包含中文

从图17.3中可以看出：当我们搜索的关键字包含中文时，这些关键字就会变成如图17.3所示的“乱码”——实际上这不是乱码，这就是所谓的application/x-www-form-urlencoded MIME字符串。

当URL地址里包含非西欧字符的字符串时，系统会将这些非西欧字符串转换成如图17.3所示的特殊字符串。那么编程过程中可能涉及将普通字符串和这种特殊字符串的相关转换，这就需要使用URLDecoder和URLEncoder类，其中：

Ø  URLDecoder类包含一个decode(String s,String enc)静态方法，它可以将看上去是乱码的特殊字符串转转成普通字符串。

Ø  URLEncoder类包含一个encode(String s,String enc)静态方法，它可以将普通字符串转换成application/x-www-form-urlencoded MIME字符串。

下面程序示范了如何将图17.3所示地址栏中“乱码”转换成普通字符串，并示范了如何将普通字符串转换成application/x-www-form-urlencoded MIME字符串。

程序清单：codes/17/17-2/URLDecoderTest.java

public class URLDecoderTest

{

public static void main(String[] args)

throws Exception

{

//将application/x-www-form-urlencoded字符串

//转换成普通字符串

//其中的字符串直接从图17.3所示窗口复制过来

String keyWord = URLDecoder.decode(

"%E6%9D%8E%E5%88%9A+j2ee", "UTF-8");

System.out.println(keyWord);

//将普通字符串转换成

//application/x-www-form-urlencoded字符串

String urlStr = URLEncoder.encode(

"ROR敏捷开发最佳指南" , "GBK");

System.out.println(urlStr);

}

}

上面程序中粗体字代码用于完成普通字符串和application/x-www-form-urlencoded MIME字符串之间的转换。运行上面程序将看到如下输出：

李刚 j2ee

ROR%C3%F4%BD%DD%BF%AA%B7%A2%D7%EE%BC%D1%D6%B8%C4%CF
仅包含西欧字符的普通字符串和application/x-www-form-urlencoded MIME字符串无须转换，而包含中文字符的普通字符串则需要转换，转换的方法是每个中文字符占2个字节，每个字节可以转换成2个十六进制的数字，所以每个中文字符将转换成“%XX%XX”的形式。当然，采用不同的字符集时，每个中文字符对应的字节数并不完全相同，所以使用URLEncoder和URLDecoder进行转换时也需要指定字符集。

17.2.3 使用URL和URLConnection

URL（Uniform Resource Locator）对象代表统一资源定位器，它是指向互联网“资源”的指针。资源可以是简单的文件或目录，也可以是对更为复杂的对象引用，例如对数据库或搜索引擎的查询。通常情况而言，URL可以由协议名、主机、端口和资源组成。即满足如下格式：

protocol://host:port/resourceName

例如如下的URL地址：

http://www.oneedu.cn/Index.htm

JDK中还提供了一个URI（Uniform Resource Identifiers）类，其实例代表一个统一资源标识符，Java的URI不能用于定位任何资源，它的唯一作用就是解析。与此对应的是，URL则包含一个可打开到达该资源的输入流，因此我们可以将URL理解成URI的特例。

URL类提供了多个构造器用于创建URL对象，一旦获得了URL对象之后，可以调用如下方法来访问该URL对应的资源：

Ø  String getFile()：获取此URL的资源名。

Ø  String getHost()：获取此URL的主机名。

Ø  String getPath()：获取此URL的路径部分。

Ø  int getPort()：获取此 URL 的端口号。

Ø  String getProtocol()：获取此 URL 的协议名称。

Ø  String getQuery()：获取此 URL 的查询字符串部分。

Ø  URLConnection openConnection()：返回一个URLConnection对象，它表示到URL所引用的远程对象的连接。

Ø  InputStream openStream()：打开与此URL的连接，并返回一个用于读取该URL资源的InputStream。

URL对象中前面几个方法都非常容易理解，而该对象提供的openStream()可以读取该URL资源的InputStream，通过该方法可以非常方便地读取远程资源——甚至实现多线程下载。如下程序所示：

程序清单：codes/17/17-2/MutilDown.java

//定义下载从start到end的内容的线程

class DownThread extends Thread

{

//定义字节数组（取水的竹筒）的长度

private final int BUFF_LEN = 32;

//定义下载的起始点

private long start;

//定义下载的结束点

private long end;

//下载资源对应的输入流

private InputStream is;

//将下载到的字节输出到raf中

private RandomAccessFile raf ;

//构造器，传入输入流，输出流和下载起始点、结束点

public DownThread(long start , long end

, InputStream is , RandomAccessFile raf)

{

//输出该线程负责下载的字节位置

System.out.println(start + "---->"  + end);

this.start = start;

this.end = end;

this.is = is;

this.raf = raf;

}

public void run()

{

try

{

is.skip(start);

raf.seek(start);

//定义读取输入流内容的缓存数组（竹筒）

byte[] buff = new byte[BUFF_LEN];

//本线程负责下载资源的大小

long contentLen = end - start;

//定义最多需要读取几次就可以完成本线程的下载

long times = contentLen / BUFF_LEN + 4;

//实际读取的字节数

int hasRead = 0;

for (int i = 0; i < times ; i++)

{

hasRead = is.read(buff);

//如果读取的字节数小于0，则退出循环！

if (hasRead < 0)

{

break;

}

raf.write(buff , 0 , hasRead);

}

}

catch (Exception ex)

{

ex.printStackTrace();

}

//使用finally块来关闭当前线程的输入流、输出流

finally

{

try

{

if (is != null)

{

is.close();

}

if (raf != null)

{

raf.close();

}

}

catch (Exception ex)

{

ex.printStackTrace();

}

}

}

}

public class MutilDown

{

public static void main(String[] args)

{

final int DOWN_THREAD_NUM = 4;

final String OUT_FILE_NAME = "down.jpg";

InputStream[] isArr = new InputStream[DOWN_THREAD_NUM];

RandomAccessFile[] outArr = new RandomAccessFile[DOWN_THREAD_NUM];

try

{

//创建一个URL对象

URL url = new URL("http://images.china-pub.com/

+ "ebook35001-40000/35850/shupi.jpg");

//以此URL对象打开第一个输入流

isArr[0] = url.openStream();

long fileLen = getFileLength(url);

System.out.println("网络资源的大小" + fileLen);

//以输出文件名创建第一个RandomAccessFile输出流

outArr[0] = new RandomAccessFile(OUT_FILE_NAME , "rw");

//创建一个与下载资源相同大小的空文件

for (int i = 0 ; i < fileLen ; i++ )

{

outArr[0].write(0);

}

//每线程应该下载的字节数

long numPerThred = fileLen / DOWN_THREAD_NUM;

//整个下载资源整除后剩下的余数

long left = fileLen % DOWN_THREAD_NUM;

for (int i = 0 ; i < DOWN_THREAD_NUM; i++)

{

//为每个线程打开一个输入流、一个RandomAccessFile对象，

//让每个线程分别负责下载资源的不同部分。

if (i != 0)

{

//以URL打开多个输入流

isArr[i] = url.openStream();

//以指定输出文件创建多个RandomAccessFile对象

outArr[i] = new RandomAccessFile(OUT_FILE_NAME , "rw");

}

//分别启动多个线程来下载网络资源

if (i == DOWN_THREAD_NUM - 1 )

{

//最后一个线程下载指定numPerThred+left个字节

new DownThread(i * numPerThred , (i + 1) * numPerThred + left

, isArr[i] , outArr[i]).start();

}

else

{

//每个线程负责下载一定的numPerThred个字节

new DownThread(i * numPerThred , (i + 1) * numPerThred,

isArr[i] , outArr[i]).start();

}

}

}

catch (Exception ex)

{

ex.printStackTrace();

}

}

//定义获取指定网络资源的长度的方法

//定义获取指定网络资源的长度的方法

public static long getFileLength(URL url) throws Exception

{

long length = 0;

//打开该URL对应的URLConnection。

URLConnection con = url.openConnection();

//获取连接URL资源的长度

long size = con.getContentLength();

length = size;

return length;

}

}

上面程序中定义了DownThread线程类，该线程从InputStream中读取从start开始，到end结束的所有字节数据，并写入RandomAccessFile对象。这个DownThread线程类的run()就是一个简单的输入、输出实现。

程序中MutilDown类中的main方法负责按如下步骤来实现多线程下载：

 创建URL对象。

 获取指定URL对象所指向资源的大小（由getFileLength方法实现），此处用到了URLConnection类，该类代表Java应用程序和URL之间的通信链接。下面还有关于URLConnection更详细的介绍。

 在本地磁盘上创建一个与网络资源相同大小的空文件。

 计算每条线程应该下载网络资源的哪个部分（从哪个字节开始，到哪个字节结束）。

 依次创建、启动多条线程来下载网络资源的指定部分。

上面程序已经实现了多线程下载的核心代码，如果要实现断点下载，则还需要额外增加一个配置文件（读者可以发现所有断点下载工具都会在下载开始生成两个文件：一个是与网络资源相同大小的空文件，一个是配置文件），该配置文件分别记录每个线程已经下载到了哪个字节，当网络断开后再次开始下载时，每个线程根据配置文件里记录的位置向后下载即可。

URL的openConnection()方法将返回一个URLConnection对象，该对象表示应用程序和 URL 之间的通信链接。程序可以通过URLConnection实例向该URL发送请求、读取URL引用的资源。

通常创建一个和 URL的连接，并发送请求、读取此URL引用的资源需要如下几个步骤：

 通过调用URL对象openConnection()方法来创建URLConnection对象。

 设置URLConnection的参数和普通请求属性。

 如果只是发送GET方式请求，使用connect方法建立和远程资源之间的实际连接即可；如果需要发送POST方式的请求，需要获取URLConnection实例对应的输出流来发送请求参数。

 远程资源变为可用，程序可以访问远程资源的头字段或通过输入流读取远程资源的数据。

在建立和远程资源的实际连接之前，程序可以通过如下方法来设置请求头字段：

Ø  setAllowUserInteraction：设置该URLConnection的allowUserInteraction请求头字段的值。

Ø  setDoInput：设置该URLConnection的doInput请求头字段的值。

Ø  setDoOutput：设置该URLConnection的doOutput请求头字段的值。

Ø  setIfModifiedSince：设置该URLConnection的ifModifiedSince请求头字段的值。

Ø  setUseCaches：设置该URLConnection的useCaches请求头字段的值。

除此之外，还可以使用如下方法来设置或增加通用头字段：

Ø  setRequestProperty(String key, String value)：设置该URLConnection的key请求头字段的值为value。如下代码所示：

conn.setRequestProperty("accept" , "*/*")

Ø  addRequestProperty(String key, String value)：为该URLConnection的key请求头字段的增加value值，该方法并不会覆盖原请求头字段的值，而是将新值追加到原请求头字段中。

当远程资源可用之后，程序可以使用以下方法用于访问头字段和内容：

Ø  Object getContent()：获取该URLConnection的内容。

Ø  String getHeaderField(String name)：获取指定响应头字段的值。

Ø  getInputStream()：返回该URLConnection对应的输入流，用于获取URLConnection响应的内容。

Ø  getOutputStream()：返回该URLConnection对应的输出流，用于向URLConnection发送请求参数。
如果既要使用输入流读取URLConnection响应的内容，也要使用输出流发送请求参数，一定要先使用输出流，再使用输入流。

Ø  getHeaderField方法用于根据响应头字段来返回对应的值。而某些头字段由于经常需要访问，所以Java提供以下方法来访问特定响应头字段的值：

Ø  getContentEncoding：获取content-encoding响应头字段的值。

Ø  getContentLength：获取content-length响应头字段的值。

Ø  getContentType：获取content-type响应头字段的值。

Ø  getDate()：获取date响应头字段的值。

Ø  getExpiration()：获取expires响应头字段的值。

Ø  getLastModified()：获取last-modified响应头字段的值。

下面程序示范了如何向Web站点发送GET请求、POST请求，并从Web站点取得响应的示例。

程序清单：codes/17/17-2/TestGetPost.java

public class TestGetPost

{

/**

 * 向指定URL发送GET方法的请求

 * @param url 发送请求的URL

 * @param param 请求参数，请求参数应该是name1=value1&name2=value2的形式。

 * @return URL所代表远程资源的响应

 */

public static String sendGet(String url , String param)

{

String result = "";

BufferedReader in = null;

try

{

String urlName = url + "?" + param;

URL realUrl = new URL(urlName);

//打开和URL之间的连接

URLConnection conn = realUrl.openConnection();

//设置通用的请求属性

conn.setRequestProperty("accept", "*/*");

conn.setRequestProperty("connection", "Keep-Alive");

conn.setRequestProperty("user-agent",

"Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1)");

//建立实际的连接

conn.connect();

//获取所有响应头字段

Map<String, List<String>> map = conn.getHeaderFields();

//遍历所有的响应头字段

for (String key : map.keySet())

{

System.out.println(key + "--->" + map.get(key));

}

//定义BufferedReader输入流来读取URL的响应

in = new BufferedReader(

new InputStreamReader(conn.getInputStream()));

String line;

while ((line = in.readLine())!= null)

{

esult += "\n" + line;

}

}

catch(Exception e)

{

System.out.println("发送GET请求出现异常！" + e);

e.printStackTrace();

}

//使用finally块来关闭输入流

finally

{

try

{

if (in != null)

{

in.close();

}

}

catch (IOException ex)

{

ex.printStackTrace();

}

}

return result;

}

/**

 * 向指定URL发送POST方法的请求

 * @param url 发送请求的URL

 * @param param 请求参数，请求参数应该是name1=value1&name2=value2的形式。

 * @return URL所代表远程资源的响应

 */

public static String sendPost(String url,String param)

{

PrintWriter out = null;

BufferedReader in = null;

String result = "";

try

{

URL realUrl = new URL(url);

//打开和URL之间的连接

URLConnection conn = realUrl.openConnection();

//设置通用的请求属性

conn.setRequestProperty("accept", "*/*");

conn.setRequestProperty("connection", "Keep-Alive");

conn.setRequestProperty("user-agent",

"Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1)");

//发送POST请求必须设置如下两行

conn.setDoOutput(true);

conn.setDoInput(true);

//获取URLConnection对象对应的输出流

out = new PrintWriter(conn.getOutputStream());

//发送请求参数

out.print(param);

//flush输出流的缓冲

out.flush();

//定义BufferedReader输入流来读取URL的响应

in = new BufferedReader(

new InputStreamReader(conn.getInputStream()));

String line;

while ((line = in.readLine())!= null)

{

result += "\n" + line;

}

}

catch(Exception e)

{

System.out.println("发送POST请求出现异常！" + e);

e.printStackTrace();

}

//使用finally块来关闭输出流、输入流

finally

{

try

{

if (out != null)

{

out.close();

}

if (in != null)

{

in.close();

}

}

catch (IOException ex)

{

ex.printStackTrace();

}

}

return result;

}

//提供主方法，测试发送GET请求和POST请求

public static void main(String args[])

{

//发送GET请求

String s = TestGetPost.sendGet("http://localhost:8888/abc/

login.jsp",null);

System.out.println(s);

//发送POST请求

String s1 = TestGetPost.sendPost("http://localhost:8888/abc/a.jsp",

"user=李刚&pass=abc");

System.out.println(s1);

}

}

上面程序中发送GET请求时只需将请求参数放在URL字符串之后，以?隔开，程序直接调用URLConnection对象的connect方法即可，如程序中sendGet方法中粗体字代码所示；如果程序需要发送POST请求，则需要先设置doIn和doOut两个请求头字段的值，再使用URLConnection对应的输出流来发送请求参数即可，如程序中sendPost()方法中粗体字代码所示。

不管是发送GET请求，还是发送POST请求，程序获取URLConnection响应的方式完全一样：如果程序可以确定远程响应是字符流，则可以使用字符流来读取；如果程序无法确定远程响应是字符流，则使用字节流读取即可。
上面程序中发送请求的两个URL是笔者在本机部署的Web应用，关于如何创建Web应用，编写JSP页面请参考笔者所著的《轻量级J2EE企业应用实战》。由于程序可以使用这种方式直接向服务器发送请求——相当于提交Web应用中的登录表单页，这样就可以让程序不断地变换用户名、密码来提交登录请求，直到返回登录成功，这就是所谓的暴力破解。