Java之网络编程
1.网络编程的基本概念
1.1 网络的概念
- 网络:一组相互连接的计算机，多台计算机组成，使用物理线路进行连接
1.2 网络连接的功能
1.3 网络编程的三要素
- 1) IP 地址:唯一标识网络上的每一台计算机，两台计算机之间通信的必备有素 。相当于一个人的住址。
- 2) 端口号:计算机中应用的标号(代表一个应用程序)，0-1024 系统使用或保留端口 ，端号口占 2 个字节，所以有效端口 0-65535。 这个相当于门牌号。
- 有效端口 0-65535
- 3)通信协议：通信的规则TCP,UDP。相当于生活中的交通规则。
2.IP_端口_Socket 含义
2.1IP 地址
- IP 地址用于标识网络上的唯一一台计算机,共 32 位，4 个 8位二进制数组成
- IP 地址分为：IPv4 和 IPv6
- IPv4：“点分十进制表示法” 129.254.26.110 一个由8位二进制数组成，所以是32位。
- IPv6:“十六进制表示法”
- IP 地址=网络 ID+主机 ID
- 网络 ID：标识计算机或网络设备所有的网段
- 主机 ID：标识特定的主机或网络设备
特殊 IP 地址:
- 1) 127.0.0.1:本机回环地址，用于本机测试
- 2) 255.255.255.255:当前子网，一般用于当前子网广播信息
c类：255.255.255.0
b类：255.255.0.0
a类：255.0.0.0
2.2 端口号
- 端口号：虚拟的概念，使用 0-65535 之间的整数，用于标识不同的应用程序
- 每个网络程序都会至少有一个端口号
2.3Socket 含义
Socket 称为“套接字”，是计算机之间通信的一种约定或一种方式，通过 Socket 这种约定，一台计算机可以接收其他计算机的数据，也可以向其他计算机发送数据。
每一个客户端都使用一个 Socket 对象表示，服务器端使用 ServerSocket 等待客户端的连接。
生活案例:
如果你想写封邮件发给远方的朋友，如何写信、将信打包，
属于应用层。信怎么写，怎么打包完全由我们做主；
而当我们将信投入邮筒时，邮筒的那个口就是套接字，在
进入套接字之后，就是传输层、网络层等（邮局、公路交管
或者航线等）其它层次的工作了。我们从来不会去关心信是
如何从西安发往北京的，我们只知道写好了投入邮筒就 OK
了
3.TCP 和 UDP 协议的区别
3.1 数据的传输
网络参考模式
- (1) OSI 参考模式:开放系统互连参考模型（Open System Interconnect）
- (2) TCP/IP 参考模型:传输控制/网际协议 Transfer ControlnProtocol/Internet Protocol
3.2TCP 和 UDP 协议的区别
Tcp(transfer control protocol)传输控制协议
一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层(Transport layer)通信协议。
特色
- (1)面向连接
- (2)点到点的通信
- (3)高可靠性:三次握手
- (4)占用系统资源多、效率低
生活案例
打电话
UDP(User DatagramProtocol)
一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
特点
(1)非面向连接，传输不可靠，可能丢失
(2)发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认
(3)数据报的大小限制在64k内
(4)非常简单的协议，开销小
生活案例
(1)发送短信 发电报
4.TCP 协议数据传递细节
4.1TCP 通信原理
- 服务器创建 ServerSocket，在指定端口监听并处理请求
- 客户端创建 Socket，向服务器发送请求
5.UDP 协议数据传递细节
5.1UDP 协议数据传递细节
- 1) 不需要利用 IO 流实现数据的传输
- 2) 每个数据发送单元被统一封装成数据包的方式，发送方将
- 数据包发送到网络中，数据包在网络中去寻找他的目的地。
- 3) DatagramSocket：用于发送或接收数据包
- 4) DatagramPacket：数据包
6.InetAddress 类_InetSocketAddress 类
6.1InetAddress 类
封装计算机的 IP 地址,不包含端口号
6.2InetAddress 类常用的方法
package net; import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException; public class TestInetAddress {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
//(1)获取InetAddress的方式
InetAddress ia=InetAddress.getLocalHost();
System.out.println("获取主机ip地址:"+ia.getHostAddress());
System.out.println("获取主机名称:"+ia.getHostName());
//根据域名得到InetAddress
InetAddress ia2=InetAddress.getByName("www.jd.com");
System.out.println("京东服务器的ip地址："+ia2.getHostAddress());
System.out.println("主机名称:"+ia2.getHostName());
//()根据ip地址获取一个inetAddress对象
InetAddress ia3=InetAddress.getByName("61.135.253.15");
System.out.println("服务器主机ip"+ia3.getHostAddress());
System.out.println("主机名称："+ia3.getHostName());
//如果61.135.253.15ip地址不存在或者DNS(域名解析系统)不允许进行IP地址和我们域名的映射 }
}
6.3InetSocketAddress 类
- 此类用于实现 IP 套接字地址 (IP 地址+端口号)，用于socket 通信
package net; import java.net.InetAddress;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.UnknownHostException; public class TestSocketAddress {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
//创建对象
InetSocketAddress tsa = new InetSocketAddress("localhost",);
InetSocketAddress tsa2 = new InetSocketAddress("127.0.0.1",);
InetSocketAddress tsa3 = new InetSocketAddress("192.168.31.113",); InetAddress ia=InetAddress.getByName("localhost");
InetSocketAddress tsa4 = new InetSocketAddress(ia,);
System.out.println("主机名称"+tsa4.getHostName());
System.out.println("主机ip地址："+tsa4.getAddress());
System.out.println("端口号："+tsa4.getPort());
} }
6.4InetSocketAddress 类常用的方法
8.URL
8.1URL 类
URL（Uniform Resource Locator）
- 统一资源定位符,由 4 部分组成：协议 、存放资源的主机域名、端口号和资源文件名。
- https://www.baidu.com:80/index.html#aa？username=bjsxt&pwd=bjsxt
URL 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的引用，例如对数据库或搜索引擎的查询。
8.2URL 类常用方法
8.3openStream()方法
打开到此 URL 的连接并返回一个用于从该连接读入的InputStream
package net; import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL; public class TestURL {
public static void main(String[] args) throws MalformedURLException {
URL url=new URL("https://www.baidu.com:80/index.html#aa？username=bjsxt&pwd=bjsxt");
System.out.println("协议名称:"+url.getProtocol());
System.out.println("主机名称:"+url.getHost());
System.out.println("端口号:"+url.getPort());
System.out.println("获取资源路径:"+url.getFile());
System.out.println("获取资源路径:"+url.getPath());
System.out.println("获取默认端口:"+url.getDefaultPort());
}
}
package net; import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.URL; public class TestURL2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/**网络爬虫
* (1)从网络上获取资源 www.baidu.com
* (2)存储到本地
* */
//(1)创建URL对象
URL url=new URL("https://www.baidu.com");//主页资源
//(2)获取字节输入流
InputStream is=url.openStream();
//(3)缓冲流
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "utf-8"));
//(4)存储到本地
BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("index.html"),"utf-8"));
//(5)边读边写
String line=null;
while((line=br.readLine())!=null){
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//(6)关闭流
bw.close();
br.close(); }
}
8.基于 TCP 协议的 Socket 编程_双向通信_实现单次请求与响应
8.1 传输示意图
8.2 客户端
package com.bjsxt.entity; import java.io.DataInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner; public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//(1)创建Socket对象，用于连接服务器
Socket client=new Socket("localhost", );
//(2)获取输出流 (对象流)
ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(client.getOutputStream());
//(3)创建User对象
//调用获取用户对象的方法
User u=getUser();//new User("bjsxt", "bjsxt");
//(4)User对象发送到服务器
oos.writeObject(u); //(5)获取输入流（数据流）
DataInputStream dis=new DataInputStream(client.getInputStream());
System.out.println(dis.readUTF());
//(6)关闭流
if(dis!=null){
dis.close();
}
if(oos!=null){
oos.close();
}
if(client!=null){
client.close();
}
}
//获取用户对象的方法
public static User getUser(){
Scanner input=new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入用户名:");
String userName=input.next();
System.out.println("请输入密码:");
String password=input.next();
//封装成User对象
return new User(userName,password);
}
}
package socket.entity;
import java.io.Serializable; public class User implements Serializable{//用于封装用户名和密码
/**
*
*/
private static final long serialVersionUID = -1024620476475735473L;
//用于封装用户名和密码 private String username;
private String password;
public String getUsername() {
return username;
}
public void setUsername(String username) {
this.username = username;
}
public String getPassword() {
return password;
}
public void setPassword(String password) {
this.password = password;
}
public User(String username, String password) {
super();
this.username = username;
this.password = password;
}
public User() {
super();
} }
8.3 服务器端
package com.bjsxt.server; import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket; import com.bjsxt.entity.User;
import com.bjsxt.thread.ServerThread; public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
System.out.println("----------------------服务器端已启动---------------------");
//(1)创建ServerSocket对象
ServerSocket server=new ServerSocket(); while(true){
Socket socket=server.accept();
//创建线程类的对象，并启动线程
ServerThread st=new ServerThread(socket);
//启动线程
new Thread(st).start();
}
}
}
package com.bjsxt.thread; import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.net.Socket; import com.bjsxt.entity.User; public class ServerThread implements Runnable{
private Socket socket;//成员变量
public ServerThread(Socket socket){
this.socket=socket;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"请求登录");
//(2)获取输入流--（对象流）
ObjectInputStream ois=null;
//(4)获取输出流(数据流)
DataOutputStream dos=null;
try {
ois = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
User user=(User) ois.readObject(); System.out.println(socket.getInetAddress().getHostAddress()+"请求登录:用户名"+user.getUserName()+"\t密码:"+user.getPassword());
String str="";
//(3)对用户名和密码进行验证
if("bjsxt".equals(user.getUserName())&&"bjsxt".equals(user.getPassword())){
str="登录成功";
}else{
str="对不起，账号号密码不正确";
}
dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
dos.writeUTF(str);
} catch (ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}finally{
//(5)关闭流
if(dos!=null){
try {
dos.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if(ois!=null){
try {
ois.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if(socket!=null){
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
} } }
9.基于 TCP 协议的 Socket 编程_双向通信_实现模拟用户登录
9.1 双向通信_用户登录示意图
10.基于 TCP 协议的 Socket 编程_聊天室_客户端多线程
10.1 单次聊天的缺点
只能客户端先发送数据，然后才能接收数据，如果不发就收不到,(接收和发送是在一个线程中实现的)不符合实际情况。
10.2 解决方案
- (1)多次聊天可以使用循环来解决
- (2)先发后收的问题可以使用线程来解决，一个接收数据的线程，一个发送数据的线程
10.3 最终实现
- 单个客户端与服务器端多次通信
package com.bjsxt.chat.client; import java.io.Closeable;
import java.io.IOException; public class CloseUtil {
public static void closeAll(Closeable... able){
for (Closeable c : able) {
if (c!=null) {
try {
c.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
package com.bjsxt.chat.client; import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List; public class Client { public static void main(String[] args) throws IOException {
//(1)创建Socket对象
Socket client=new Socket("localhost",);
//(2)从键盘获取数据
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//(3)获取输出流
DataOutputStream dos=new DataOutputStream(client.getOutputStream());
//(4)获取输入流
DataInputStream dis=new DataInputStream(client.getInputStream()); //从键盘获取数据
String str=br.readLine();
dos.writeUTF(str);//向服务器端发送数据 System.out.println(dis.readUTF());//接收服务器端的数据 }
}
package com.bjsxt.chat.server; import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List; public class Server { public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("----------------服务器端已开启---------------------");
//(1)创建ServerSocket对象
ServerSocket server=new ServerSocket(); //(2)监听客户端是否有客户端连接
Socket socket=server.accept(); //获取输入流
DataInputStream dis=new DataInputStream(socket.getInputStream());
//获取输出流
DataOutputStream dos=new DataOutputStream(socket.getOutputStream()); String str=dis.readUTF();
System.out.println("客户端发送了:"+str); dos.writeUTF("服务器端收到了:"+str); //(5)关闭流
CloseUtil.closeAll(dos,dis,socket);
}
}
11.基于 TCP 协议的 Socket 编程_聊天室_群聊
package com.bjsxt.chat.client; import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.Socket; public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//(1)创建Socket对象
Socket client=new Socket("localhost",); //创建发送的线程类对象
Send send=new Send(client);
//创建接收的线程类对象
Receive receive=new Receive(client);
//创建Thread类对象并启动线程
new Thread(send).start();
new Thread(receive).start(); }
}
package com.bjsxt.chat.client; import java.io.Closeable;
import java.io.IOException; public class CloseUtil {
public static void closeAll(Closeable... able){
for (Closeable c : able) {
if (c!=null) {
try {
c.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
package com.bjsxt.chat.client; import java.io.DataInputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.Socket; public class Receive implements Runnable {
//用于接收数据的数据流
private DataInputStream dis;
private boolean flag=true;
public Receive(Socket client){
try {
dis=new DataInputStream(client.getInputStream());
} catch (IOException e) {
flag=false;
CloseUtil.closeAll(dis,client);
}
}
private String getMessage(){
String str="";
try {
str = dis.readUTF();
} catch (IOException e) {
flag=false;
CloseUtil.closeAll(dis);
}
return str;
}
@Override
public void run() {
while(flag){
System.out.println(this.getMessage());
}
} }
package com.bjsxt.chat.client; import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.Socket; public class Send implements Runnable {
//(2)从键盘获取数据
private BufferedReader br;
//发送数据的数据流
private DataOutputStream dos;
private boolean flag=true;//默认为true public Send(){
br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
}
public Send(Socket client){
this();//调用本类的无参构造方法
try {
dos=new DataOutputStream(client.getOutputStream());
} catch (IOException e) {
flag=false;
CloseUtil.closeAll(dos,client);
}
} private String getMessage(){
String str="";
try {
str = br.readLine();
} catch (IOException e) {
flag=false;
CloseUtil.closeAll(br);
}
return str;
}
private void send(String str){
try {
dos.writeUTF(str);
dos.flush();
} catch (IOException e) {
flag=false;
CloseUtil.closeAll(dos);
}
}
@Override
public void run() {
while(flag){
//调用发送信息的方法
this.send(getMessage());
}
} }
package com.bjsxt.chat.server; import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.Socket;
import java.util.List; /*
* 每一个客户端都是条道路
* 1.输入流
* 2.输出流
* 3.接收数据
*4.发送数据
*/
public class MyChannel implements Runnable{
private DataInputStream dis;
private DataOutputStream dos;
private boolean flag=true;
public MyChannel(Socket client){
try {
dis=new DataInputStream(client.getInputStream());
dos=new DataOutputStream(client.getOutputStream());
} catch (IOException e) {
flag=false;
CloseUtil.closeAll(dis,dos);
}
}
//接收数据的方法
private String receive(){
String str="";
try {
str=dis.readUTF();
} catch (IOException e) {
flag=false;
CloseUtil.closeAll(dis,dos);
Server.list.remove(this);
}
return str;
}
//发送数据的方法
private void send(String str){
if (str!=null&&str.length()!=) {
try {
dos.writeUTF(str);
dos.flush();
} catch (IOException e) {
flag=false;
CloseUtil.closeAll(dos,dis);
Server.list.remove(this);
} }
}
//转发的方法
private void sendOther(){
String str=this.receive();
List<MyChannel> list=Server.list;
for (MyChannel other : list) {
if (other==this) {
continue;//不发给自己
}
other.send(str);//发送数组
}
}
@Override
public void run() {
while(flag){
//调用发送数据的方法
//this.send(receive());
sendOther();
}
} }
package com.bjsxt.chat.server; import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List; public class Server {
//创建集合对象，存储每一个连接进来的客户端
public static List<MyChannel> list=new ArrayList<MyChannel>();
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("----------------服务器端已开启---------------------");
// (1)创建ServerSocket对象
ServerSocket server = new ServerSocket();
// (2)监听客户端是否有客户端连接
while(true){
Socket socket = server.accept();
//创建线程类的对象
MyChannel channel=new MyChannel(socket);
//添加到集合中
list.add(channel); //启动线程
new Thread(channel).start();;
} // (5)关闭流
//CloseUtil.closeAll(dos, dis, socket);
}
}
12.UDP 通信_DatagramSocket 实现_客户咨询
- 1) 不需要利用 IO 流实现数据的传输
- 2) 每个数据发送单元被统一封装成数据包的方式，发送方将数据包发送到网络中，数据包在网络中去寻找他的目的地。
- 3) DatagramSocket：用于发送或接收数据包
- 4) DatagramPacket：数据包
package com.bjsxt.udp; import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress; public class Test1 {
//一次双向通信
/**一发
* 一收
* @throws IOException */
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("咨询者");
//创建DatagramSocket对象
DatagramSocket ds=new DatagramSocket();//本应用程序的端口
//准备要发送的数据
byte[] buf="helloworld".getBytes();
//创建数据报对象
//发送的数据， 发多少，发到哪台主机，主机程序使用的端口
DatagramPacket dp=new DatagramPacket(buf, buf.length, InetAddress.getByName("localhost"), ); //发送
ds.send(dp); /**接收数据*/
byte [] buf2=new byte[];
DatagramPacket dp2=new DatagramPacket(buf2, buf2.length);
// 借助String的构造方法查看
ds.receive(dp2);
String str=new String(dp2.getData(),,dp2.getLength());
System.out.println("客服说:"+str); ds.close();
}
}
package com.bjsxt.udp; import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Scanner; public class Test2 {
//一次双向通信
/**一发
* 一收
* @throws IOException */
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("咨询者");
Scanner input=new Scanner(System.in);
//创建DatagramSocket对象
DatagramSocket ds=new DatagramSocket();//本应用程序的端口
while(true){
//准备要发送的数据
String s=input.next();
byte[] buf=s.getBytes();
//创建数据报对象
//发送的数据， 发多少，发到哪台主机，主机程序使用的端口
DatagramPacket dp=new DatagramPacket(buf, buf.length, InetAddress.getByName("localhost"), ); //发送
ds.send(dp); /**接收数据*/
byte [] buf2=new byte[];
DatagramPacket dp2=new DatagramPacket(buf2, buf2.length);
// 借助String的构造方法查看
ds.receive(dp2);
String str=new String(dp2.getData(),,dp2.getLength());
System.out.println("客服说:"+str); if("bye".equals(s)){
break;
}
}
ds.close();
}
}
package com.bjsxt.udp; import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket; public class Test1 {
//接收方
/** 一收，
* 一发
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("客服人员");
DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
//准 备接收数据
byte [] buf=new byte[];
//准 备数据报接收
DatagramPacket dp=new DatagramPacket(buf, buf.length); //接收
ds.receive(dp); //查看接收到的数据
String str=new String(dp.getData(),,dp.getLength());
System.out.println("客户说:"+str); /**回复数据*/
byte [] buf2="welcome to beijing".getBytes();
DatagramPacket dp2=new DatagramPacket(buf2, buf2.length, dp.getAddress(), dp.getPort());
ds.send(dp2);
//关闭
ds.close(); }
}
package com.bjsxt.udp; import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.util.Scanner; public class Test2 {
//接收方
/** 一收，
* 一发
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
Scanner input=new Scanner(System.in);
System.out.println("客服人员");
DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
while(true){
//准 备接收数据
byte [] buf=new byte[];
//准 备数据报接收
DatagramPacket dp=new DatagramPacket(buf, buf.length); //接收
ds.receive(dp); //查看接收到的数据
String str=new String(dp.getData(),,dp.getLength());
System.out.println("客户说:"+str); String s=input.next();
/**回复数据*/
byte [] buf2=s.getBytes();
DatagramPacket dp2=new DatagramPacket(buf2, buf2.length, dp.getAddress(), dp.getPort());
ds.send(dp2);
if("bye".equals(s)){
break;
}
}
//关闭 ds.close(); }
}
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