网络编程

网络编程:在两个或两个以上的设备(例如计算机)之间传输数据。程序员所作的事情就是把数据发送到指定的位置,或者接收到指定的数据,这个就是狭义的网络编程范畴。在发送和接收数据时,大部分的程序设计语言都设计了专门的API实现这些功能,程序员只需要调用即可。

网络通讯方式

在现有的网络中,网络通讯的方式主要有两种:

  1. TCP(传输控制协议)方式
  2. UDP(用户数据报协议)方式.

TCP方式就类似于拨打电话,使用该种方式进行网络通讯时,需要建立专门的虚拟连接,然后进行可靠的数据传输,如果数据发送失败,则客户端会自动重发该数据。而UDP方式就类似于发送短信,使用这种方式进行网络通讯时,不需要建立专门的虚拟连接,传输也不是很可靠,如果发送失败则客户端无法获得。

这两种传输方式都是实际的网络编程中进行使用,重要的数据一般使用TCP方式进行数据传输,而大量的非核心数据则都通过UDP方式进行传递,在一些程序中甚至结合使用这两种方式进行数据的传递。

网络编程步骤

  • 客户端网络编程:
  1. 建立网络连接

    客户端网络编程的第一步都是建立网络连接。在建立网络连接时需要指定连接到的服务器的IP地址和端口号,建立完成以后,会形成一条虚拟的连接,后续的操作就可以通过该连接实现数据交换了。
  2. 交换数据

    连接建立以后,就可以通过这个连接交换数据了。交换数据严格按照请求响应模型进行,由客户端发送一个请求数据到服务器,服务器反馈一个响应数据给客户端,如果客户端不发送请求则服务器端就不响应。

    根据逻辑需要,可以多次交换数据,但是还是必须遵循请求响应模型。
  3. 关闭网络连接

    在数据交换完成以后,关闭网络连接,释放程序占用的端口、内存等系统资源,结束网络编程。
  • 服务器端网络编程
  1. 监听端口

    服务器端属于被动等待连接,所以服务器端启动以后,不需要发起连接,而只需要监听本地计算机的某个固定端口即可。

    这个端口就是服务器端开放给客户端的端口,服务器端程序运行的本地计算机的IP地址就是服务器端程序的IP地址。
  2. 获得连接

    当客户端连接到服务器端时,服务器端就可以获得一个连接,这个连接包含客户端的信息,例如客户端IP地址等等,服务器端和客户端也通过该连接进行数据交换。

    一般在服务器端编程中,当获得连接时,需要开启专门的线程处理该连接,每个连接都由独立的线程实现。
  3. 交换数据

    服务器端通过获得的连接进行数据交换。服务器端的数据交换步骤是首先接收客户端发送过来的数据,然后进行逻辑处理,再把处理以后的结果数据发送给客户端。简单来说,就是先接收再发送,这个和客户端的数据交换数序不同。

TCP编程

在Java语言中,对于TCP方式的网络编程提供了良好的支持,在实际实现时,以java.net.Socket类代表客户端连接,以java.net.ServerSocket类代表服务器端连接。在进行网络编程时,底层网络通讯的细节已经实现了比较高的封装,所以在程序员实际编程时,只需要指定IP地址和端口号码就可以建立连接了。

  • 在客户端网络编程中,首先需要建立连接,在Java API中以java.net.Socket类的对象代表网络连接,所以建立客户端网络连接,也就是创建Socket类型的对象,该对象代表网络连接,示例如下:
         Socket socket1 = new Socket(“192.168.1.103”,9999);

         Socket socket2 = new Socket(“www.sohu.com”,80);

连接一旦建立,则完成了客户端编程的第一步,紧接着的步骤就是按照“请求-响应”模型进行网络数据交换,在Java语言中,数据传输功能由Java IO实现,也就是说只需要从连接中获得输入流和输出流即可,然后将需要发送的数据写入连接对象的输出流中,在发送完成以后从输入流中读取数据即可。示例代码如下:

         OutputStream os = socket1.getOutputStream(); //获得输出流

         InputStream is = socket1.getInputStream();     //获得输入流

最后当数据交换完成以后,关闭网络连接,释放网络连接占用的系统端口和内存等资源,完成网络操作,示例代码如下:

         socket1.close();

  • 在服务器端程序编程中,由于服务器端实现的是被动等待连接,所以服务器端编程的第一个步骤是监听端口,也就是监听是否有客户端连接到达。实现服务器端监听的代码为:

ServerSocket ss = new ServerSocket(9998);

该代码实现的功能是监听当前计算机的9998号端口,如果在执行该代码时,9998号端口已经被别的程序占用,那么将抛出异常。否则将实现监听。

服务器端编程的第二个步骤是获得连接。该步骤的作用是当有客户端连接到达时,建立一个和客户端连接对应的Socket连 接对象,从而释放客户端连接对于服务器端端口的占用。

最后,在服务器端通信完成以后,关闭服务器端连接。实现的代码为:

     ss.close();

客户端代码:


package hello; import java.io.*;
import java.net.*;
/**
* 简单的Socket客户端
* 功能为:发送字符串“Hello”到服务器端,并打印出服务器端的反馈
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Socket socket = null;
InputStream is = null;
OutputStream os = null;
//服务器端IP地址
String serverIP = "172.20.10.3";
//服务器端端口号
int port = 9998;
//发送内容
String data = "Hello";
try {
//建立连接
socket = new Socket(serverIP,port);
//发送数据
os = socket.getOutputStream();
os.write(data.getBytes());
//接收数据
is = socket.getInputStream();
byte[] b = new byte[1024];
int n = is.read(b);
//输出反馈数据
System.out.println("服务器反馈:" + new String(b,0,n));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace(); //打印异常信息
}finally{
try {
//关闭流和连接
is.close();
os.close();
socket.close();
} catch (Exception e2) {}
}
}
}

服务器代码:

package hello;
import java.io.*;
import java.net.*;
/**
* echo服务器
* 功能:将客户端发送的内容反馈给客户端
*/
public class Server {
public static void main(String[] args) {
ServerSocket serverSocket = null;
Socket socket = null;
OutputStream os = null;
InputStream is = null;
//监听端口号
int port = 9998;
try {
//建立连接
serverSocket = new ServerSocket(port);
//获得连接
socket = serverSocket.accept();
//接收客户端发送内容
is = socket.getInputStream();
byte[] b = new byte[1024];
int n = is.read(b);
//输出
System.out.println("客户端发送内容为:" + new String(b,0,n));
//向客户端发送反馈内容
os = socket.getOutputStream();
os.write(b, 0, n);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally{
try{
//关闭流和连接
os.close();
is.close();
socket.close();
serverSocket.close();
}catch(Exception e){}
}
}
}

结果:

本周代码托管截图

学习进度条

代码行数(新增/累积) 博客量(新增/累积) 学习时间(新增/累积) 重要成长
目标 3500行 30篇 400小时
第一周 100/100 1/1 20/20
第二周 200/300 1/2 30/50
第三周 300/600 1/3 28/78
第四周 400/1000 1/4 20/98
第五周 350/1350 1/5 30/128
第六周 450/1800 2/6 32/ 160
第七周 350/2150 2/8 20/ 180
第八周 250/2400 2/10 22/202
第九周 400/2800 2/12 20/222
第10周 420/3220 2/14 20/240

参考资料

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