【Java】网络编程

2024-01-07 21:18:58

网络编程是什么？

计算机与计算机之间的程序进行数据传输

一、网络编程三要素

IP：
计算机之间互相通信，作为每台计算机的指定标识。设备的标识
端口：
应用程序之间的通信，为每个应用程序的指定标识。应用程序的标识
协议：
计算机之间通信时需要遵守的规则，对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。
比如UDP/TCP/HTTP/HTTPS 协议

二、IP

计算机设备在网络中的地址，唯一的标识。

IP地址分为两大类：

IPv4
给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。
按照TCP/IP规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，也就是4个字节。
IPv6
采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数
解决了网络地址资源数量不够的问题

DOS常用命令：

ipconfig：查看本机IP地址
ping IP地址：检查网络是否连通

特殊IP地址：

127.0.0.1：是回送地址，永远代表本机地址，一般用来测试使用

三、端口号

设备上应用程序的唯一标识。

两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535。
其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。
如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败

一个端口号一个应用程序

四、协议

网络通信协议

UDP协议

用户数据报协议(User Datagram Protocol)
面向无连接通信协议。（也就是不会确定是否连接成功，直接甩数据过去）
速度快，有大小限制一次最多发送64k，数据不安全，易丢失数据。

TCP协议

传输控制协议 (Transmission Control Protocol)
面向连接的通信协议。（传送数据之间，会先判断是否连接成功）
速度慢，没有大小限制，数据安全。

五、InetAddress 工具类

此类表示互联网协议 (IP) 地址。内部方法可以获取本机IP地址与设备名称等
工具类

六、UDP协议

UDP协议是一种不可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象

DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket

DatagramSocket API构造方法：
API
没有指定端口号，会随机指定一个空闲的端口。

DatagramPacket ：此类表示数据报包。

数据报包用来实现无连接包投递服务。每条报文仅根据该包中包含的信息从一台机器路由到另一台机器。从一台机器发送到另一台机器的多个包可能选择不同的路由，也可能按不同的顺序到达。不对包投递做出保证。

1. 发送数据

//测试类
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();//创建发送数据的端口 建立连接
        //数据 地址 端口号 
        String str = "你好！";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        int port = 10086;
        //传递
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
        //发送
        ds.send(dp);
        ds.close();

2. 接收数据

        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);//接收数据的端口

        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);

        ds.receive(dp);

        byte[] data = dp.getData();
        InetAddress address = dp.getAddress();
        int port = dp.getPort();
        int len = dp.getLength();

        System.out.println("数据为 " + new String(data, 0, len));
        System.out.println("从这个地址 " + address + " 这个端口 " + port + "发送的数据");

        ds.close();

先运行接收端（开启receive接收等待）, 然后再运行发送端！

发送端口是随机指定空闲的端口，我们只需要确定它发送给了10086 这个端口（并且我们从10086这个端口接收数据）即可。

使用UDP建立简单聊天室

需求：
UDP发送数据：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
UDP接收数据：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收

//接收端
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(15050);

        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);

        while (true) {
            ds.receive(dp);

            byte[] data = dp.getData();
            int len = dp.getLength();
            int port = dp.getPort();
            InetAddress address = dp.getAddress(); // 地址包括（主机名+IP）
            String name = address.getHostName(); // 主机名
            String ip = address.getHostAddress(); //IP

            System.out.println("数据: " + new String(data, 0, len));
            System.out.println("这个名字 "+name+" IP "+ip+" 从这个地址 " + address + " 来自这个端口 " + port + " 发送的数据");
        }
        //ds.close();

// 发送端
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("输入：");
            String line = sc.nextLine();

            if("886".equals(line)){
                break;
            }

            byte[] bytes = line.getBytes();
            InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port = 15050;

            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);

            ds.send(dp);
        }
        ds.close();

在这里插入图片描述
开启运行多个实例的模式，打开run多个发送端，就变成聊天室了

UDP的三种通信方式

单播
以上的代码单个IP 就是单播
组播
也就是用同一IP的多个接收端，一个发送端发送数据
广播
一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信

七、TCP协议

可靠的网络协议，在通信的两端建立Socket，在发送数据之前，会先确定连接成功。

1. 发送数据

客户端：

        /*
        * 创建socket对象
        * 在创建对象的同时会连接服务器，如果连接不上，报错
        * */
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 15050);
        //从连接通道获取输出流
        OutputStream oss = socket.getOutputStream();

        //写数据
        oss.write("你好!套接字Socket!hello!123".getBytes());

        oss.close();
        socket.close();

2. 接收数据

服务端：

        ServerSocket ss = new ServerSocket(15050);

        //监听客户端连接
        Socket socket = ss.accept();

        //从连接通道获取数据 输入流
        //InputStream iss = socket.getInputStream();//字节流 输入中文会乱码 要转换为 字符流
        //InputStreamReader isr = new InputStreamReader(iss);//使用转换流 将字节转换为字符流
        //BufferedReader br = new BufferedReader(isr);//缓冲流 提高效率

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));//以上代码直接嵌套

        int b;
        while ((b = br.read()) != -1) {
            System.out.print((char) b);
        }

        socket.close();
        ss.close();

三次握手，四次挥手

握手确定关系
挥手即分手 say goodbye
三次握手
四次挥手

综合练习

接收到数据并返回一个反馈

socket.shutdownOutput(); 关闭输出流，结束的标志

        ServerSocket ss = new ServerSocket(15050);
        Socket socket = ss.accept();

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        int len;
         // 需要结束标记 要确定已经结束传输数据
        //否则while后面的代码不会执行 ，一直在循环中
        while ((len = br.read()) != -1) {
            System.out.print((char) len);
        }

        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("已收到！".getBytes());

        socket.close();
        ss.close();

客户端发送数据，并且接收返回的数据

        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 15050);
        OutputStream os = socket.getOutputStream();

        os.write("你好啊".getBytes());

        socket.shutdownOutput();//关闭输出流，防止服务端一致卡在读取数据的while循环

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        int len;
        while ((len = br.read())!=-1){
            System.out.print((char) len);
        }

        socket.close();

上传文件

将文件上传到客户端，提取里面的数据传送给服务端，服务端生成文件输出

客户端：

/**
 * @Description: 文件上传客户端 传送给服务端
 */
public class FileUpdateTCP {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10000);
        //上传文件
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("A-SocketNet\\123.jpg"));
        //打开输出流
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());

        //文件读取 与 传输
        byte[] bytes = new byte[1024*1024];
        int len;
        while ((len = bis.read(bytes))!=-1){
            bos.write(bytes,0,len);
        }

        //结束标识，文件已经传送完毕
        socket.shutdownOutput();

        //接收服务器给予的反馈 打印
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        String s = br.readLine();
        System.out.println(s);

        socket.close();
    }
}

服务端：

/**
 * @Description: 接收客户端文件 下载 给予反馈
 */
public class FileDownloadTCP {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
        Socket socket = ss.accept();

        //打开输入流 接受客户端传送文件
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        //创建文件下载位置
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("A-SocketNet\\server\\a.jpg"));
        //文件的接收 与 下载
        byte[] bytes = new byte[1024*1024];
        int len;
        while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
            bos.write(bytes, 0, len);
        }

        // 接收到数据后 发送 反馈给客户端
        BufferedWriter bosToServer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
        bosToServer.write("服务端反馈：已收到，上传成功！");
        bosToServer.newLine();
        bosToServer.flush();

        socket.close();
        ss.close();
    }
}

文件重名 UUID

针对上一题，下载的文件名字重名会导致覆盖文件。
使用 uuid 生成唯一的随机字符串。（表示通用唯一标识符 (UUID) 的类）
UUID
只要修改服务端的代码即可：

 //使用UUID随机字符串生成文件名字
 String str = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
 
 BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("A-SocketNet\\server\\"+str+".jpg"));

上传文件（多线程版）

服务器不关闭，持续接收文件

单线程：一个用户文件没有上传完，下一个用户不能上传需要等上一个用户结束。
多线程：用户之间互不打扰，一个用户在上传，另外一个也能上传。

思路：使用循环 + 多线程
服务端代码修改：

public class FileDownloadTCP {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

        while (true){
            Socket socket = ss.accept();
            new Thread(new MyRunnable(socket)).start();
        }
        //ss.close();
    }
}

多线程版：

public class MyRunnable implements Runnable{
    Socket socket;
	//使用构造接收socket
    public MyRunnable(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (MyRunnable.class){
            try {
                //使用UUID随机字符串生成文件名字
                String str = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");

                //打开输入流 接受客户端传送文件
                BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
                //创建文件下载位置
                BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("A-SocketNet\\server\\"+str+".jpg"));
                //文件的接收 与 下载
                byte[] bytes = new byte[1024*1024];
                int len;
                while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
                    bos.write(bytes, 0, len);
                }

                // 接收到数据后 发送 反馈给客户端
                BufferedWriter bosToServer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
                bosToServer.write("服务端反馈：已收到，上传成功！");
                bosToServer.newLine();
                bosToServer.flush();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }finally {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
}

上传文件（线程池版）

服务端添加线程池代码:

public class FileDownloadTCP {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
        //创建线程池
        ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
                3, // 核心线程数量
                16,//线程池总大小
                60,//空闲时间
                TimeUnit.SECONDS,//空闲时间单位
                new ArrayBlockingQueue<>(2),//队列
                Executors.defaultThreadFactory(),//线程工厂
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()//阻塞队列
        );


        while (true){
            Socket socket = ss.accept();
            //new Thread(new MyRunnable(socket)).start();
            pool.submit(new MyRunnable(socket));//开启线程池
        }
        //ss.close();
    }
}

总结

文章来源:https://blog.csdn.net/GavinGroves/article/details/135396507
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【Java】网络编程

文章目录

网络编程是什么？

一、网络编程三要素

二、IP

三、端口号

四、协议

UDP协议

TCP协议

五、InetAddress 工具类

六、UDP协议

1. 发送数据

2. 接收数据

使用UDP建立简单聊天室

UDP的三种通信方式

七、TCP协议

1. 发送数据

2. 接收数据

三次握手，四次挥手

综合练习

接收到数据 并 返回一个反馈

上传文件

文件重名 UUID

上传文件（多线程版）

上传文件（线程池版）

总结

接收到数据并返回一个反馈