Java網絡編程

本文轉載自查看原文 2021-10-23 14:02 204 Java

網絡編程

一、網絡編程的目的：直接或間接地通過網絡協議與其他計算機實現數據交換，進行通訊。

二、網絡編程中兩個主要的問題：

　　1.如何准確地定位網絡上一台或多台主機；定位主機上的特定的應用

　　2.找到主機后如何可靠高效的進行數據傳輸。

三、網絡通信的要素：IP 和端口號

　　　　　　　　　　網絡通信協議

通信要素一：IP與端口號

一、IP地址：InetAddress

1. IP地址：唯一的標識 Internet 上的計算機（通信實體）

2. 本地回環地址(hostAddress)：127.0.0.1 主機名(hostName)：localhost

3. IP 分類：IPV4 和 IPV6 ；（公網地址）萬維網與（私有地址）局域網

4. 域名：www.mi.com等

5.本地回路地址：127.0.0.1 對應着： localhost

6.如何實例化InetAddress:兩個方法：getByName(String host）、getLocalHost（）

　　　兩個常用方法：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);

            //獲取本地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、端口號：標識正在計算機上運行的程序。

1. 不同的進程有不同的端口號。

2. 端口分類：公認端口(0~1023) 、注冊端口(1024~49151) 、動態/私有端口：49152~65535。

3. 范圍：被規定為一個16位的整數 0~65535

4. 端口號與IP地址的組合得出一個網絡套接字：Socket。

三、InetAddress類

1. Internet上的主機有兩種方式表示地址：域名(hostName)、IP 地址(hostAddress)

2. InetAddress類主要表示IP地址，兩個子類：Inet4Address、Inet6Address。

//InetAddress類沒有提供公共的構造器，而是提供了如下幾個靜態方法來獲取
//InetAddress實例
    public static InetAddress getLocalHost()
    public static InetAddress getByName(String host)
    
//InetAddress提供了如下幾個常用的方法
    public String getHostAddress()：返回 IP 地址字符串（以文本表現形式）。
    public String getHostName()：獲取此 IP 地址的主機名
    public boolean isReachable(int timeout)：測試是否可以達到該地址

通信要素2：網絡通信協議

計算機網絡中實現通信必須有一些約定，即通信協議，對速率、傳輸代碼、代碼結構、傳輸控制步驟、出錯控制等制定標准。

一、傳輸層協議中有兩個非常重要的協議：傳輸控制協議TCP(Transmission Control Protocol)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　用戶數據報協議UDP(User Datagram Protocol)。

二、TCP/IP 以其兩個主要協議：傳輸控制協議(TCP)和網絡互聯協議(IP)而得名，實際上是一組協議，包括多個具有不同功能且互為關聯的協議。

三、IP(Internet Protocol)協議是網絡層的主要協議，支持網間互連的數據通信。

四、TCP/IP協議模型從更實用的角度出發，形成了高效的四層體系結構，即物理鏈路層、IP層、傳輸層和應用層。

TCP和UDP

TCP協議：

使用TCP協議前，須先建立TCP連接，形成傳輸數據通道
傳輸前，采用“三次握手”方式，點對點通信，是可靠的
TCP協議進行通信的兩個應用進程：客戶端、服務端。
在連接中可進行大數據量的傳輸
傳輸完畢，需釋放已建立的連接，效率低

TCP三次握手：

TCP四次揮手：1.傳輸斷開連接信息

　　　　　　　 2.發送斷開信息

　　　　　　 3.斷開連接

　　　　　　　 4.驗證是否斷開

UDP協議：

將數據、源、目的封裝成數據包，不需要建立連接
每個數據報的大小限制在64K內
發送不管對方是否准備好，接收方收到也不確認，故是不可靠的
可以廣播發送
發送數據結束時無需釋放資源，開銷小，速度快

Socket：網絡上具有唯一標識的IP地址和端口號組合在一起才能構成唯一能識別的標識符套接字。

　　流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依賴的字節流服務

　　數據報套接字（datagram socket）：使用UDP提供“盡力而為”的數據報服務

TCP網絡編程

基於Socket的TCP編程

客戶端Socket的工作過程包含以下四個基本的步驟：

創建 Socket：根據指定服務端的 IP 地址或端口號構造 Socket 類對象。若服務器端響應，則建立客戶端到服務器的通信線路。若連接失敗，會出現異常。
打開連接到 Socket 的輸入/出流：使用 getInputStream()方法獲得輸入流，使用getOutputStream()方法獲得輸出流，進行數據傳輸
按照一定的協議對 Socket 進行讀/寫操作：通過輸入流讀取服務器放入線路的信息（但不能讀取自己放入線路的信息），通過輸出流將信息寫入線程。
關閉 Socket：斷開客戶端到服務器的連接，釋放線路

服務器程序的工作過程包含以下四個基本的步驟：

調用 ServerSocket(int port) ：創建一個服務器端套接字，並綁定到指定端口上。用於監聽客戶端的請求。
調用 accept()：監聽連接請求，如果客戶端請求連接，則接受連接，返回通信套接字對象。
調用該Socket類對象的 getOutputStream() 和 getInputStream ()：獲取輸出流和輸入流，開始網絡數據的發送和接收。
關閉ServerSocket和Socket對象：客戶端訪問結束，關閉通信套接字。

/**
 * 實現TCP的網絡編程
 * 例子1：客戶端發送信息給服務端，服務端將數據顯示在控制台上
 *
 */
public class TCPTest1 {

    //客戶端
    @Test
    public void client()  {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            //1.創建Socket對象，指明服務器端的ip和端口號
            InetAddress inet = InetAddress.getByName("192.168.14.100");
            socket = new Socket(inet,8899);
            //2.獲取一個輸出流，用於輸出數據
            os = socket.getOutputStream();
            //3.寫出數據的操作
            os.write("你好，我是客戶端mm".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.資源的關閉
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

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

            }
        }



    }
    //服務端
    @Test
    public void server()  {

        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //1.創建服務器端的ServerSocket，指明自己的端口號
            ss = new ServerSocket(8899);
            //2.調用accept()表示接收來自於客戶端的socket
            socket = ss.accept();
            //3.獲取輸入流
            is = socket.getInputStream();

            //不建議這樣寫，可能會有亂碼
//        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.讀取輸入流中的數據
            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("收到了來自於：" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "的數據");

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(baos != null){
                //5.關閉資源
                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();
                }
            }

        }





    }

}

實現TCP的網絡編程，客戶端與服務端

/**
 *
 * 實現TCP的網絡編程
 * 例題2：客戶端發送文件給服務端，服務端將文件保存在本地。
 *
 */
public class TCPTest2 {

    /*
    這里涉及到的異常，應該使用try-catch-finally處理
     */
    @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();
    }

    /*
    這里涉及到的異常，應該使用try-catch-finally處理
     */
    @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();

    }
}

例題2：客戶端發送文件給服務端，服務端將文件保存在本地。

UDP網絡通信

類 DatagramSocket 和 DatagramPacket 實現了基於 UDP 協議網絡程序。
UDP數據報通過數據報套接字 DatagramSocket 發送和接收，系統不保證UDP數據報一定能夠安全送到目的地，也不能確定什么時候可以抵達。
DatagramPacket 對象封裝了UDP數據報，在數據報中包含了發送端的IP地址和端口號以及接收端的IP地址和端口號。
UDP協議中每個數據報都給出了完整的地址信息，因此無須建立發送方和接收方的連接。如同發快遞包裹一樣。

UDP網絡通信流程：

1. DatagramSocket與DatagramPacket。

2. 建立發送端，接收端。

3. 建立數據包。

4. 調用Socket的發送、接收方法。

5. 關閉Socket。

發送端與接收端是兩個獨立的運行程序。

/**
 * UDPd協議的網絡編程
 * @author shkstart
 */
public class UDPTest {

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

        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();



        String str = "我是UDP方式發送的導彈";
        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協議的網絡編程

URL類

URL(Uniform Resource Locator)：統一資源定位符，它表示 Internet 上某一資源的地址

/**
 * URL網絡編程
 * 1.URL:統一資源定位符，對應着互聯網的某一資源地址
 * 2.格式：
 *  http://localhost:8080/examples/beauty.jpg?username=Tom
 *  協議   主機名    端口號  資源地址           參數列表
 */
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(  )     獲取該URL的協議名
            System.out.println(url.getProtocol());
//            public String getHost(  )           獲取該URL的主機名
            System.out.println(url.getHost());
//            public String getPort(  )            獲取該URL的端口號
            System.out.println(url.getPort());
//            public String getPath(  )           獲取該URL的文件路徑
            System.out.println(url.getPath());
//            public String getFile(  )             獲取該URL的文件名
            System.out.println(url.getFile());
//            public String getQuery(   )        獲取該URL的查詢名
            System.out.println(url.getQuery());




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

    }


}

URL網絡編程常用方法

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