Java学习笔记-网络编程

Java提供了网络编程，并且在实际中有着大量运用

网络编程

网络编程概述

网络模型

OSI参考模型

TCP/IP参考模型
网络通讯要素

IP地址

端口号

传输协议

网络参考模型

Java学习笔记-网络编程

网络通讯要素

IP地址:InetAddress

网络中设备的标识

不易记忆，可用主机名

本地回环地址：127.0.0.1 主机名：localhost

InetAddress ia = InetAddress.getByName("www.baidu.com");

System.out.println("address : " + ia.getHostAddress());

System.out.println("name : " + ia.getHostName());

端口号

用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识

有效端口：0_{65535，其中0}1024系统使用或保留端口
传输协议

通讯的规则

常见协议：TCP，UDP

TCP和UDP

UDP

将数据及源和目的封装成数据包中，不需要建立连接

每个数据报的大小在限制在64k内

因无连接，是不可靠协议

不需要建立连接，速度快
TCP

建立连接，形成传输数据的通道

在连接中进行大数据量传输

通过三次握手完成连接，是可靠协议

必须建立连接，效率会稍低

Socket

Socket就是为网络服务提供的一种机制
通信的两端都有Socket
网络通信其实就是Socket间的通信
数据在两个Socket间通过IO传输

UDP传输

发送端与接收端是两个独立的运行程序

DatagramSocket与DatagramPacket
建立发送端，接收端
建立数据包
调用Socket的发送接收方法
关闭Socket

发送端

在发送端，要在数据包对象中明确目的地 IP 及端口

DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

byte[] by = "hello,udp".getBytes();

DatagramPacket dp = new DatagramPacket(by, 0, by.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 10000);

ds.send(dp);

ds.close();

接收端

在接收端，要指定监听的端口

DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10000);

byte[] by = new byte[1024];

DatagramPacket dp = new DatagramPacket(by, by.length);

ds.receive(dp);

String str = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());

System.out.println(str + "---" + dp.getAddress());

ds.close();

基于UDP的聊天程序

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;

			while((line = bufr.readLine()) != null) {

				byte[] buf = line.getBytes();

				DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length, InetAddress.getByName("192.168.1.255"), 10002);

				ds.send(dp);

				if("886".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 {

			while(true) {

				byte[] buf = new byte[1024];

				DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);

				ds.receive(dp);

				String ip = dp.getAddress().getHostAddress();

				String data = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());

				if("886".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");

		}

	}

}

class Test {

	public static void main(String[] args) throws Exception {

		DatagramSocket sendSocket = new DatagramSocket();

		DatagramSocket receSocket = new DatagramSocket(10002);

		new Thread(new Send(sendSocket)).start();

		new Thread(new Rece(receSocket)).start();

	}

}

TCP传输

Socket和ServerSocket
建立客户端和服务器端
建立连接后，通过Socket中的IO流进行数据的传输
关闭socket同样，客户端与服务器端是两个独立的应用程序

基本思路（客户端）

客户端需要明确服务器的ip地址以及端口，这样才可以去试着建立连接，如果连接失败，会出现异常
连接成功，说明客户端与服务端建立了通道，那么通过IO流就可以进行数据的传输，而Socket对象已经提供了输入流和输出流对象，通过getInputStream(),getOutputStream()获取即可
与服务端通讯结束后，关闭Socket

客户端

通过Socket建立对象并指定要连接的服务端主机以及端口

Socket s = new Socket(“192.168.1.1”, 9999);

OutputStream out = s.getOutputStream();

out.write("hello".getBytes());

s.close();

基本思路（服务端）

服务端需要明确它要处理的数据是从哪个端口进入的
当有客户端访问时，要明确是哪个客户端，可通过accept()获取已连接的客户端对象，并通过该对象与客户端通过IO流进行数据传输
当该客户端访问结束，关闭该客户端

服务端

建立服务端需要监听一个端口

ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);

Socket s = ss.accept ();

InputStream in = s.getInputStream();

byte[] buf = new byte[1024];

int num = in.read(buf);

String str = new String(buf,0,num);

System.out.println(s.getInetAddress().toString() + ":" + str);

s.close();

ss.close();

基于TCP的发送返回示例

import java.net.*;

import java.io.*;

class TcpClient {

	public static void main(String[] args) throws IOException {

		Socket s = new Socket("192.168.1.2",10004);

		OutputStream out = s.getOutputStream();

		out.write("Client Test".getBytes());

		InputStream in = s.getInputStream();

		byte[] buf = new byte[1024];

		int len = in.read();

		System.out.printf(new String(buf,0,len));

		s.close();

	}

}

class TcpServer {

	public static void main(String[] args) throws IOException {

		ServerSocket ss = new ServerSocket(10004);

		Socket s = ss.accept();

		String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();

		System.out.printf(ip + "···connected");

		InputStream in = s.getInputStream();

		byte[] buf = new byte[1024];

		int len = in.read(buf);

		System.out.printf(new String(buf, 0 ,len));

		OutputStream out = s.getOutputStream();

		out.write("Server Get MSG".getBytes());

		s.close();

		ss.close();

	}

}

Tcp传输最容易出现的问题

客户端连接上服务端，两端都在等待，没有任何数据传输
通过例程分析：

因为read方法或者readLine方法是阻塞式
解决办法：

自定义结束标记

使用shutdownInput，shutdownOutput方法

import java.io.*;

import java.net.*;

class TransClient {

	public static void main(String[] args) throws Exception {

		Socket s = new Socket("192.168.1.2", 10005);

		//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);

		//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) {

			if("over".equals(line))

				break;

			out.println(line); //此行直接替代以下三行

			//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(10005);

		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()));

		//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()); //此行直接替代以下三行

			//bufOut.write(line.toUpperCase());

			//bufOut.newLine();

			//bufOut.flush();

		}

		s.close();

		ss.close();

	}

}

TCP的并发

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

那么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

示例：并发上传文件

import java.io.*;

import java.net.*;

class PicClient {

	public static void main(String[] args) throws Exception {

		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，请重新选择");

			return ;

		}

		Socket s = new Socket("192.168.1.2",10007);

		FileInputStream fis = new FileInputStream(file);

		OutputStream out = s.getOutputStream();

		byte[] buf = new byte[1024];

		int len = 0;

		while((len = fis.read(buf)) != -1) {

			out.write(buf,0,len);

		}

		//告诉服务端数据已写完

		s.shutdownOutput();

		InputStream in = s.getInputStream();

		byte[] bufIn = new byte[1024];

		int num = in.read(bufIn);

		System.out.println(new String(bufIn, 0, num));

		fis.close();

		s.close();

	}

}

class PicThread implements Runnable {

	private Socket s;

	PicThread(Socket s) {

		this.s = s;

	}

	public void run() {

		int count = 1;

		String ip  = s.getInetAddress().getHostAddress();

		try {

			System.out.println(ip + "···connected");

			InputStream in = 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");

			FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);

			byte[] buf = new byte[1024];

			int len = 0;

			while((len = in.read(buf)) != -1) {

				fos.write(buf,0,len);

			}

			OutputStream out = s.getOutputStream();

			out.write("上传成功".getBytes());

			fos.close();

			s.close();

		} catch (Exception e) {

			throw new RuntimeException(ip+"上传失败");

		}

	}

}

class PicServer {

	public static void main(String[] args) throws Exception {

		ServerSocket ss = new ServerSocket(10007);

		while(true) {

			Socket s = ss.accept();

			new Thread(new PicThread(s)).start();

		}

	}

}

URI

Uniform Resource Identifies（统一资源定位符）

import java.net.*;

class Test {

	public static void main(String[] args) throws MalformedURLException {

		URL url = new URL("http://192.168.1.2/web/index.html?name=cj&age=20");

		System.out.println("getProtocol() :" + url.getProtocol());

		System.out.println("getHost() :" + url.getHost());

		System.out.println("getPort() :" + url.getPort());

		System.out.println("getPath() :" + url.getPath());

		System.out.println("getFile() :" + url.getFile());

		System.out.println("getQuery() :" + url.getQuery());

        URLConnection conn = url.openConnection();

		System.out.println(conn);

		InputStream in = conn.getInputStream();

		byte[] buf = new byte[1024];

		int len = in.read(buf);

		System.out.println(new String(buf, 0, len));

	}

}

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网络参考模型

网络通讯要素

TCP和UDP

Socket

UDP传输

发送端

接收端

基于UDP的聊天程序

TCP传输

基本思路（客户端）

客户端

基本思路（服务端）

服务端

基于TCP的发送返回示例

Tcp传输最容易出现的问题

TCP的并发

URI

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