javase(13)_网络编程
一、概述
1、网络编程的核心是IP、端口(表示应用程序)、协议三大元素
2、网络编程的本质是进程间通信
3、网络编程的2个主要问题:1是定位主机,2是数据传输
二、网络通信的概念
1、网络通信协议
计算机网络中实现通信必须有一些约定即通信协议,对速率、 传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等制定标志.
2、网络通信接口
为了使两个结点之间能进行对话,必须在它们之间建立通信工具(即接口),使彼此之间能进行信息交换,接口包含两部分:
硬件部分:实现结点之间的信息传送
软件部分:规定双方使用哪种通信协议
3、通信协议的分层思想
由于结点之间联系很复杂,在制定协议时,把复杂的成份分解为一些简单的成份,再将它们复合起来,即同层间可以互相通信、上一层可以调用下一层,而与再下一层不发现关系,各层互不影响,利于系统的开发和扩展.TCP/IP的四层参考模型包括:应用层、 传输层、网络层、物理+数据链路层.
4、数据的封装和拆分
数据由上层网下层传输时,会再原数据上加上每一层的控制信息,最后转变为二进制代码通过物理层传输,然后挨个拆分控制信息把数据传输到指定的应用程序.也称为数据的封包和拆包.
三、IP协议
IP和端口能唯一定位到需要通信的进程.这里的IP表示地址,区别于IP协议.在OSI体系还是TCP/IP体系中,IP协议位于网际层,来封装IP地址到报文中.
四、TCP和UDP协议
TCP是Tranfer Control Protocol的简称,是一种面向连接的保证可靠传输的协议.通过TCP协议传输,得到的是一个顺序的无差错的数据流.发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建立连接,以便在TCP协议的基础上进行通信,当一个socket(通常都是server socket)等待建立连接时,另一个socket可以要求进行连接,一旦这两个socket连接起来,它们就可以进行双向数据传输,双方都可以进行发送或接收操作.
UDP是User Datagram Protocol的简称,是一种无连接的协议,每个数据报都是一个独立的信息,包括完整的源地址或目的地址,它在网络上以任何可能的路径传往目的地,因此能否到达目的地,到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的.
比较:
UDP:
- 每个数据报中都给出了完整的地址信息,因此无需要建立发送方和接收方的连接.
- UDP传输数据时是有大小限制的,每个被传输的数据报必须限定在64KB之内.
- UDP是一个不可靠的协议,发送方所发送的数据报并不一定以相同的次序到达接收方
- 速度快
TCP:
- 面向连接的协议,在socket之间进行数据传输之前必然要建立连接,所以在TCP中需要连接时间.
- TCP传输数据大小限制,一旦连接建立起来,双方的socket就可以按统一的格式传输大的数据.
- TCP是一个可靠的协议,它确保接收方完全正确地获取发送方所发送的全部数据.
- 速度慢
五、Socket
Socket是网络驱动层提供给应用程序编程接口和一种机制.我们可以把 Socket 比喻成是一个港口码头.应用程序只要把货物放到港口码头上,就算完成了货物的运送.对于接收方应用程序也要创建一个港口码头,只需要等待货物到达码头后将货物取走.
Socket 是在应用程序中创建的,它是通过一种绑定机制与驱动程序建立关系,告诉自己所对应的 IP 和 Port.在网络上传输的每一个数据帧,必须包含发送者的 IP 地址和端口号.创建完 Socket 以后,应用程序写入到 Socket 的数据,由 Socket 交给驱动程序向网络上发送数据,计算机从网络上收到与某个 Socket 绑定的 IP 和 Port 相关的数据后,由驱动程序再交给 Socket ,应用程序就可以从这个 Socket 中读取接收到的数据.网络应用程序就是这样通过 Socket 发送和接收的.
六、UDP用法
例1:需求:通过udp传输方式,将一段文字数据发送出去.
/*
定义发送端
1,建立updsocket服务.
2,提供数据,并将数据封装到数据包中.
3,通过socket服务的发送功能,将数据包发出去.
4,关闭资源.
*/
class UdpSend{
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1,创建udp服务,通过DatagramSocket对象.
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//2,确定数据,并封装成数据包.DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)
byte[] buf = "udp ge men lai le ".getBytes();
DatagramPacket dp =
new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("192.168.1.254"),);
//3,通过socket服务,将已有的数据包发送出去.通过send方法.
ds.send(dp);
//4,关闭资源.
ds.close();
}
} /*
定义udp的接收端.
1,定义udpsocket服务.通常会监听一个端口.用于明确哪些数据过来该应用程序可以处理.
2,定义一个数据包,因为要存储接收到的字节数据.因为数据包对象中有更多功能可以提取字节数据中的不同数据信息.
3,通过socket服务的receive方法将收到的数据存入已定义好的数据包中.
4,通过数据包对象的特有功能.将这些不同的数据取出.打印在控制台上.
5,关闭资源.
*/
class UdpRece{
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1,创建udp socket,建立端点.
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
while(true){
//2,定义数据包.用于存储数据.·
byte[] buf = new byte[];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);
//3,通过服务的receive方法将收到数据存入数据包中.
ds.receive(dp);//阻塞式方法.
//4,通过数据包的方法获取其中的数据.
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String data = new String(dp.getData(),,dp.getLength());
int port = dp.getPort();
System.out.println(ip+"::"+data+"::"+port);
}
//5,关闭资源
//ds.close();
}
}
例2:编写一个聊天程序
/*有收数据的部分,和发数据的部分,这两部分需要同时执行,那就需要用到多线程技术,一个线程控制收,一个线程控制发.*/
import java.io.*;
import java.net.*;
class Send implements Runnable{
private DatagramSocket ds;
public Send(DatagramSocket ds){
this.ds = ds;
}
public void run(){
try{
BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String line = null;
byte[] buf=null;
while((line=bufr.readLine())!=null){
buf = line.getBytes();
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(
buf,buf.length,InetAddress.getByName("192.168.1.255"),);//255广播地址
ds.send(dp);
if("".equals(line))
break;
}
}
catch (Exception e){
throw new RuntimeException("发送端失败");
}
}
} class Rece implements Runnable{
private DatagramSocket ds;
public Rece(DatagramSocket ds){
this.ds = ds;
}
public void run(){
try{
byte[] buf=null;
DatagramPacket dp=null;
while(true){
buf = new byte[];
dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);
ds.receive(dp);
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String data = new String(dp.getData(),,dp.getLength());
if("".equals(data)){
System.out.println(ip+"....离开聊天室");
break;
}
System.out.println(ip+":"+data);
}
}
catch (Exception e){
throw new RuntimeException("接收端失败");
}
}
}
七、TCP用法
例1:需求:给服务端发送给一个文本数据.
/*
TCP分客户端和服务端,客户端对应的对象是Socket,服务端对应的对象是ServerSocket.
客户端
该对象建立时,就可以去连接指定主机.
因为tcp是面向连接的.所以在建立socket服务时,
就要有服务端存在,并连接成功.形成通路后,在该通道进行数据的传输.
*/
import java.io.*;
import java.net.*;
class TcpClient{
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建客户端的socket服务.指定目的主机和端口
Socket s = new Socket("192.168.1.254",);
//为了发送数据,应该获取socket流中的输出流.
OutputStream out = s.getOutputStream();
out.write("tcp ge men lai le ".getBytes());
s.close();
}
} class TcpServer{
public static void main(String[] args) throws Exception{
//建立服务端socket服务.并监听一个端口.
ServerSocket ss = new ServerSocket();
while(true){
//通过accept方法获取连接过来的客户端对象.
Socket s = ss.accept(); //阻塞式方法
String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip+".....connected");
//获取客户端发送过来的数据,那么要使用客户端对象的读取流来读取数据.
InputStream in = s.getInputStream();
byte[] buf = new byte[];
int len = in.read(buf);
System.out.println(new String(buf,,len));
s.close();//关闭客户端.
}
//ss.close(); 可选,服务器端一般不关闭
}
}
例2:TCP传输客户端和服务端的互访,客户端给服务端发送数据,服务端收到后,给客户端反馈信息
class TcpClient2 {
public static void main(String[] args)throws Exception {
Socket s = new Socket("192.168.1.254",);
OutputStream out = s.getOutputStream();
out.write("服务端,你好".getBytes());
InputStream in = s.getInputStream();
byte[] buf = new byte[];
int len = in.read(buf);
System.out.println(new String(buf,,len));
s.close();
}
}
class TcpServer2{
public static void main(String[] args) throws Exception{
ServerSocket ss = new ServerSocket();
Socket s = ss.accept();
String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip+"....connected");
InputStream in = s.getInputStream();
byte[] buf = new byte[];
int len = in.read(buf);
System.out.println(new String(buf,,len));
OutputStream out = s.getOutputStream();
Thread.sleep();
out.write("哥们收到,你也好".getBytes());
s.close();
ss.close();
}
}
例3:建立一个文本转换服务器
/*
客户端给服务端发送文本,服务单会将文本转成大写在返回给客户端.
而且客户度可以不断的进行文本转换.当客户端输入over时,转换结束.
都是文本数据,可以使用字符流进行操作,同时提高效率,加入缓冲.*/
import java.io.*;
import java.net.*; class TransClient{
public static void main(String[] args) throws Exception{
Socket s = new Socket("192.168.1.254",);
//定义读取键盘数据的流对象.
BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//定义目的,将数据写入到socket输出流.发给服务端.
//BufferedWriter bufOut = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);//带自动刷新,用来代替BufferedWriter
//定义一个socket读取流,读取服务端返回的大写信息.
BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String line = null;
while((line=bufr.readLine())!=null){ //readLine读到回车符才会返回数据
if("over".equals(line))
break;
out.println(line); //换行
// bufOut.write(line);
// bufOut.newLine();
// bufOut.flush();
String str =bufIn.readLine();
System.out.println("server:"+str);
}
bufr.close();
s.close();
}
}
class TransServer{
public static void main(String[] args) throws Exception{
ServerSocket ss = new ServerSocket();
Socket s = ss.accept();
String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip+"....connected");
//读取socket读取流中的数据.
BufferedReader bufIn =new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
//目的.socket输出流.将大写数据写入到socket输出流,并发送给客户端.
//BufferedWriter bufOut = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
String line = null;
while((line=bufIn.readLine())!=null){
System.out.println(line);
out.println(line.toUpperCase());
// bufOut.write(line.toUpperCase());
// bufOut.newLine();
// bufOut.flush();
}
s.close();
ss.close();
}
}
运行结果:
现象:客户端和服务端都在莫名的等待.因为客户端和服务端都有阻塞式readLine方法.这些方法么没有读到结束标记.那么就一直等而导致两端,都在等待.
例4:客户端上传一个文件到服务器端
class TextClient{
public static void main(String[] args) throws Exception{
Socket s = new Socket("192.168.1.254",);
BufferedReader bufr = new BufferedReader(new FileReader("IPDemo.java"));
BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
String line = null;
while((line=bufr.readLine())!=null){ //能结束,键盘录入的话不能结束,需要在下面判断
out.println(line);
}
s.shutdownOutput();//关闭客户端的输出流.相当于给流中加入一个结束标记-1.否则服务器端会一直一直等待
String str = bufIn.readLine();
bufr.close();
s.close(); //socket关闭,它中的流也随着关闭
}
}
class TextServer{
public static void main(String[] args) throws Exception{
ServerSocket ss = new ServerSocket();
Socket s = ss.accept();
String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip+"....connected");
BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter("server.txt"),true);
PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
String line = null;
while((line=bufIn.readLine())!=null){
//if("over".equals(line)) break; //这种方式如果文件中存在over字符会出错
out.println(line);
}
pw.println("上传成功");
out.close();
s.close();
ss.close();
}
}
例5:上传一个图片到服务器端(单线程)
public class UploadImgClient {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
Socket socket = new Socket("10.0.247.209",9100);
FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("C:/Users/145019/Desktop/bbb.png"));
OutputStream os = socket.getOutputStream();
InputStream is = socket.getInputStream();
byte[] b = new byte[1024];
int l=0;
while((l=fis.read(b))!=-1){//写到b缓存区里
os.write(b, 0, l);
}
socket.shutdownOutput();
int ll=is.read(b);
String str = new String(b,0,ll);
System.out.println(str);
fis.close();
socket.close();
}
}
public class TestTCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket ss = new ServerSocket(9100);
while(true){//这种用法只能一个个从队列中取client提供服务
Socket s=ss.accept();
System.out.println(s.getInetAddress());
InputStream is = s.getInputStream();
FileOutputStream fos= new FileOutputStream(new File("D:/server.gif"));
OutputStream os = s.getOutputStream();
byte[] b = new byte[1024];
int l=0;
while((l=is.read(b))!=-1){
fos.write(b, 0, l);
}
os.write("bao cun cheng gong!".getBytes());
fos.close();
}
}
}
例6:客户端并发上传图片到服务器
public class UploadImgClient {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
if(args.length!=1){
System.out.println("请选择一个jpg格式的图片");
return ;
}
File file = new File(args[0]);
if(!(file.exists() && file.isFile())){
System.out.println("该文件有问题,要么不存在,要么不是文件");
return ;
}
if(!file.getName().endsWith(".jpg")){
System.out.println("图片格式错误,请重新选择");
return ;
}
if(file.length()>1024*1024*5){
System.out.println("文件过大,没安好心");
return ;
}
Socket socket = new Socket("10.0.247.209",9100);
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
InputStream is = socket.getInputStream();
byte[] b = new byte[1024];
int l=0;
while((l=fis.read(b))!=-1){//写到b缓存区里
os.write(b, 0, l);
}
socket.shutdownOutput();
int ll=is.read(b);
String str = new String(b,0,ll);
System.out.println(str);
fis.close();
socket.close();
}
}
/*
服务端
上例中服务端有个局限性.当A客户端连接上以后.被服务端获取到.服务端执行具体流程.
这时B客户端连接,只有等待.因为服务端还没有处理完A客户端的请求,还有循环回来执行下次accept方法.所以暂时获取不到B客户端对象.
为了可以让多个客户端同时并发访问服务端.服务端最好就是将每个客户端封装到一个单独的线程中,这样,就可以同时处理多个客户端请求.
*/
class Handle implements Runnable{
private Socket s;
public Handle(Socket s) {
this.s=s;
}
public void run(){
InetAddress ip = s.getInetAddress();
InputStream is=null;
FileOutputStream fos=null;
OutputStream os=null;
try{
int count=1;
System.out.println(ip+"连接成功!");
is = s.getInputStream();
File dir = new File("d:\\pic");
File file = new File(dir,ip+"("+(count)+")"+".jpg");
while(file.exists())
file = new File(dir,ip+"("+(count++)+")"+".jpg");
fos= new FileOutputStream(file);
os = s.getOutputStream();
byte[] b = new byte[1024];
int l=0;
while((l=is.read(b))!=-1){
fos.write(b, 0, l);
}
os.write("bao cun cheng gong!".getBytes());
}catch(Exception e){
throw new RuntimeException(ip+"上传失败！");
}finally{
try {
fos.close();
s.close();
} catch (IOException e) {}
}
}
}
public class TestTCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket ss = new ServerSocket(9100);
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(10);/此处其实和在ServerSocket中直接指定效果一样
while(true){
Socket s=ss.accept();
es.execute(new Handle(s));
}
}
}
例7:客户端通过键盘录入用户名,服务端对这个用户名进行校验,最多登录3次
/*
如果该用户存在,在服务端显示xxx,已登陆,并在客户端显示 xxx,欢迎光临.
如果该用户存在,在服务端显示xxx,尝试登陆,并在客户端显示 xxx,该用户不存在.*/
class LoginClient{
public static void main(String[] args) throws Exception{
Socket s = new Socket("192.168.1.254",10008);
BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
BufferedReader bufIn =new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream())); for(int x=0; x<3; x++){
String line = bufr.readLine();
if(line==null)
break;
out.println(line);
String info = bufIn.readLine();
System.out.println("info:"+info);
if(info.contains("欢迎"))
break;
}
bufr.close();
s.close();
}
} class UserThread implements Runnable{
private Socket s;
UserThread(Socket s){
this.s = s;
}
public void run(){
String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip+"....connected");
try{
for(int x=0; x<3; x++){
BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String name = bufIn.readLine();
if(name==null)
break;
BufferedReader bufr = new BufferedReader(new FileReader("user.txt"));
PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
String line = null;
boolean flag = false;
while((line=bufr.readLine())!=null){
if(line.equals(name)){
flag = true;
break;
}
}
if(flag){
System.out.println(name+",已登录");
out.println(name+",欢迎光临");
break;
}
else{
System.out.println(name+",尝试登录");
out.println(name+",用户名不存在");
}
}
s.close();
}
catch (Exception e){
throw new RuntimeException(ip+"校验失败");
}
}
}
class LoginServer{
public static void main(String[] args) throws Exception{
ServerSocket ss = new ServerSocket(10008);
while(true){
Socket s = ss.accept();
new Thread(new UserThread(s)).start();
}
}
}
例8、自定义浏览器客户端和Tomcat服务器端
public class MyTomcat {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket ss=new ServerSocket(9000);
Socket s = ss.accept();
InputStream is = s.getInputStream();
byte []b = new byte[1024];
int l=is.read(b);
System.out.println(new String(b,0,l));
}
}
如上是简易服务器,通过浏览器地址栏输入localhost:9000,可看到控制台输出如下信息,也就是浏览器发送给tomcat的数据
GET / HTTP/1.1 //此处显示要请求的资源路径
Host: 10.0.247.209:9000 //请求主机IP和端口
Connection: keep-alive //功能使客户端到服务器端的连接持续有效,当出现对服务器的后继请求时,避免了重新建立连接
Cache-Control: max-age=0 //缓存时间为0,也就是不缓存,下次从新向服务器发送请求
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8//客户端可接收数据类型
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko)
Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch //可以接收经过压缩的数据,以减少网络带宽
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8 //接收的数据语言
如下是按照浏览器发送的内容自定义客户端去访问apachetomcat服务器,可在控制台看到如下信息
public class MyIE {
public static void main(String[] args)throws Exception {
Socket s = new Socket("10.0.16.114",8070);
PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
out.println("GET /index.html HTTP/1.1");
out.println("Host: 10.0.247.209:9000");
out.println("Connection: keep-alive");
out.println("Cache-Control: max-age=0");
out.println("Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;*/*;q=0.8");
out.println("User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36");
out.println("Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch");
out.println("Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8");
out.println();
BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String line = null;
while((line=bufr.readLine())!=null){
System.out.println(line);
}
s.close();
}
}
HTTP/1.1 200 OK
Server: Apache-Coyote/1.1
Accept-Ranges: bytes
ETag: W/"512-1422437486000"
Last-Modified: Wed, 28 Jan 2015 09:31:26 GMT
Content-Type: text/html;charset=utf-8
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Date: Fri, 18 Sep 2015 07:15:51 GMT <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
<link href="styles/bootstrap.css" rel="stylesheet" type="text/css" />
</head>
<body>
<div class="jumbotron">
<h1>F2C</h1>
<p></p>
<p>
<a href="admin/welcome.wss" class="btn btn-primary btn-lg">asdfa</a>
<a href="seller/welcome.wss" class="btn btn-primary btn-lg">asdfasf</a>
</p>
</div>
</body>
</html>
八、URL和URLConnection
socket是传输层编程,URL是应用层编程,经过封包拆包的过程,在打印内容中看不到http请求头和服务器返回头.
public class TestUrl {
public static void main(String[] args) throws URISyntaxException, IOException {
URL url = new URL("http://10.0.16.114:8070/index.html");
/*URLConnection con = url.openConnection();
InputStream is = con.getInputStream();*/
InputStream is = url.openStream(); //上面兩句的簡寫
byte[]b=new byte[1024];
int l = is.read(b);
System.out.println(new String(b,0,l));
}
}
九、网页爬虫
/*网页爬虫(蜘蛛)*/
import java.util.regex.*;
import java.net.*;
public class WebCrawler{
public static void main(String[] args) throws Exception{
getMails();
}
public static void getMails()throws Exception{
URL url = new URL("http://www.cnblogs.com/wangweiNB/category/729579.html");
URLConnection conn = url.openConnection();
BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream()));
String line = null;
String mailreg = "java";
Pattern p = Pattern.compile(mailreg);
while((line=bufIn.readLine())!=null){
Matcher m = p.matcher(line);
while(m.find()){
System.out.println(m.group());
}
}
} //获取指定文档中的邮件地址,使用获取功能.Pattern Matcher
public static void getMails1()throws Exception{
BufferedReader bufr = new BufferedReader(new FileReader("mail.txt"));
String line = null;
String mailreg = "\\w+@\\w+(\\.\\w+)+";
Pattern p = Pattern.compile(mailreg);
while((line=bufr.readLine())!=null){
Matcher m = p.matcher(line);
while(m.find()){
System.out.println(m.group());
}
}
}
}
十、域名解析的过程,首先查host文件,如果查到就直接返回,如果没有查到就会查找DNS服务器,可通过host文件来屏蔽网站.
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