Java网络编程

本文转载自查看原文 2021-10-23 14:02 204 Java

网络编程

一、网络编程的目的：直接或间接地通过网络协议与其他计算机实现数据交换，进行通讯。

二、网络编程中两个主要的问题：

　　1.如何准确地定位网络上一台或多台主机；定位主机上的特定的应用

　　2.找到主机后如何可靠高效的进行数据传输。

三、网络通信的要素：IP 和端口号

　　　　　　　　　　网络通信协议

通信要素一：IP与端口号

一、IP地址：InetAddress

1. IP地址：唯一的标识 Internet 上的计算机（通信实体）

2. 本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1 主机名(hostName)：localhost

3. IP 分类：IPV4 和 IPV6 ；（公网地址）万维网与（私有地址）局域网

4. 域名：www.mi.com等

5.本地回路地址：127.0.0.1 对应着： localhost

6.如何实例化InetAddress:两个方法：getByName(String host）、getLocalHost（）

　　　两个常用方法：getHostName（）、getHostAddress（）

public class InetAddressTest {

    public static void main(String[] args) {

        try {
            InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("192.168.0.1");

            System.out.println(inet1);

            InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println(inet2);

            InetAddress inet3 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            System.out.println(inet3);

            //获取本地ip
            InetAddress inet4 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inet4);

            //getHostName()
            System.out.println(inet2.getHostName());
            //getHostAddress()
            System.out.println(inet2.getHostAddress());

        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
     }

    }

IP方法的使用

二、端口号：标识正在计算机上运行的程序。

1. 不同的进程有不同的端口号。

2. 端口分类：公认端口(0~1023) 、注册端口(1024~49151) 、动态/私有端口：49152~65535。

3. 范围：被规定为一个16位的整数 0~65535

4. 端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。

三、InetAddress类

1. Internet上的主机有两种方式表示地址：域名(hostName)、IP 地址(hostAddress)

2. InetAddress类主要表示IP地址，两个子类：Inet4Address、Inet6Address。

//InetAddress类没有提供公共的构造器，而是提供了如下几个静态方法来获取
//InetAddress实例
    public static InetAddress getLocalHost()
    public static InetAddress getByName(String host)
    
//InetAddress提供了如下几个常用的方法
    public String getHostAddress()：返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。
    public String getHostName()：获取此 IP 地址的主机名
    public boolean isReachable(int timeout)：测试是否可以达到该地址

通信要素2：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、出错控制等制定标准。

一、传输层协议中有两个非常重要的协议：传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)。

二、TCP/IP 以其两个主要协议：传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP)而得名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议。

三、IP(Internet Protocol)协议是网络层的主要协议，支持网间互连的数据通信。

四、TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即物理链路层、IP层、传输层和应用层。

TCP和UDP

TCP协议：

使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道
传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的
TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端。
在连接中可进行大数据量的传输
传输完毕，需释放已建立的连接，效率低

TCP三次握手：

TCP四次挥手：1.传输断开连接信息

　　　　　　　 2.发送断开信息

　　　　　　 3.断开连接

　　　　　　　 4.验证是否断开

UDP协议：

将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
每个数据报的大小限制在64K内
发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，故是不可靠的
可以广播发送
发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快

Socket：网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。

　　流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依赖的字节流服务

　　数据报套接字（datagram socket）：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务

TCP网络编程

基于Socket的TCP编程

客户端Socket的工作过程包含以下四个基本的步骤：

创建 Socket：根据指定服务端的 IP 地址或端口号构造 Socket 类对象。若服务器端响应，则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败，会出现异常。
打开连接到 Socket 的输入/出流：使用 getInputStream()方法获得输入流，使用getOutputStream()方法获得输出流，进行数据传输
按照一定的协议对 Socket 进行读/写操作：通过输入流读取服务器放入线路的信息（但不能读取自己放入线路的信息），通过输出流将信息写入线程。
关闭 Socket：断开客户端到服务器的连接，释放线路

服务器程序的工作过程包含以下四个基本的步骤：

调用 ServerSocket(int port) ：创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。用于监听客户端的请求。
调用 accept()：监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字对象。
调用该Socket类对象的 getOutputStream() 和 getInputStream ()：获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。
关闭ServerSocket和Socket对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

/**
 * 实现TCP的网络编程
 * 例子1：客户端发送信息给服务端，服务端将数据显示在控制台上
 *
 */
public class TCPTest1 {

    //客户端
    @Test
    public void client()  {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            //1.创建Socket对象，指明服务器端的ip和端口号
            InetAddress inet = InetAddress.getByName("192.168.14.100");
            socket = new Socket(inet,8899);
            //2.获取一个输出流，用于输出数据
            os = socket.getOutputStream();
            //3.写出数据的操作
            os.write("你好，我是客户端mm".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.资源的关闭
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }



    }
    //服务端
    @Test
    public void server()  {

        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //1.创建服务器端的ServerSocket，指明自己的端口号
            ss = new ServerSocket(8899);
            //2.调用accept()表示接收来自于客户端的socket
            socket = ss.accept();
            //3.获取输入流
            is = socket.getInputStream();

            //不建议这样写，可能会有乱码
//        byte[] buffer = new byte[1024];
//        int len;
//        while((len = is.read(buffer)) != -1){
//            String str = new String(buffer,0,len);
//            System.out.print(str);
//        }
            //4.读取输入流中的数据
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                baos.write(buffer,0,len);
            }

            System.out.println(baos.toString());

            System.out.println("收到了来自于：" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "的数据");

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(baos != null){
                //5.关闭资源
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(ss != null){
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }





    }

}

实现TCP的网络编程，客户端与服务端

/**
 *
 * 实现TCP的网络编程
 * 例题2：客户端发送文件给服务端，服务端将文件保存在本地。
 *
 */
public class TCPTest2 {

    /*
    这里涉及到的异常，应该使用try-catch-finally处理
     */
    @Test
    public void client() throws IOException {
        //1.
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9090);
        //2.
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("beauty.jpg"));
        //4.
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = fis.read(buffer)) != -1){
            os.write(buffer,0,len);
        }
        //5.
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }

    /*
    这里涉及到的异常，应该使用try-catch-finally处理
     */
    @Test
    public void server() throws IOException {
        //1.
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9090);
        //2.
        Socket socket = ss.accept();
        //3.
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4.
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("beauty1.jpg"));
        //5.
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }
        //6.
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        ss.close();

    }
}

例题2：客户端发送文件给服务端，服务端将文件保存在本地。

UDP网络通信

类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。
UDP数据报通过数据报套接字 DatagramSocket 发送和接收，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。
DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。
UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接。如同发快递包裹一样。

UDP网络通信流程：

1. DatagramSocket与DatagramPacket。

2. 建立发送端，接收端。

3. 建立数据包。

4. 调用Socket的发送、接收方法。

5. 关闭Socket。

发送端与接收端是两个独立的运行程序。

/**
 * UDPd协议的网络编程
 * @author shkstart
 */
public class UDPTest {

    //发送端
    @Test
    public void sender() throws IOException {

        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();



        String str = "我是UDP方式发送的导弹";
        byte[] data = str.getBytes();
        InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,0,data.length,inet,9090);

        socket.send(packet);

        socket.close();

    }
    //接收端
    @Test
    public void receiver() throws IOException {

        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);

        byte[] buffer = new byte[100];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);

        socket.receive(packet);

        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));

        socket.close();
    }
}

UDPd协议的网络编程

URL类

URL(Uniform Resource Locator)：统一资源定位符，它表示 Internet 上某一资源的地址

/**
 * URL网络编程
 * 1.URL:统一资源定位符，对应着互联网的某一资源地址
 * 2.格式：
 *  http://localhost:8080/examples/beauty.jpg?username=Tom
 *  协议   主机名    端口号  资源地址           参数列表
 */
public class URLTest {

    public static void main(String[] args) {

        try {

            URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg?username=Tom");

//            public String getProtocol(  )     获取该URL的协议名
            System.out.println(url.getProtocol());
//            public String getHost(  )           获取该URL的主机名
            System.out.println(url.getHost());
//            public String getPort(  )            获取该URL的端口号
            System.out.println(url.getPort());
//            public String getPath(  )           获取该URL的文件路径
            System.out.println(url.getPath());
//            public String getFile(  )             获取该URL的文件名
            System.out.println(url.getFile());
//            public String getQuery(   )        获取该URL的查询名
            System.out.println(url.getQuery());




        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }


}

URL网络编程常用方法

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