Java中的网络编程

2024-01-09 20:27:54

网络基础知识

  • 概述:在网络通信协议下(http/tcp/udp)实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换。

  • 网络编程中的三要素:

    名字作用
    IP 地址网络中设备的唯一标识
    端口应用程序的标识
    协议对数据的传输格式、传输速率、传输步骤做了统一的规定,通信双方必须同时遵守才能完成数据交换,常见协议有(TCP UDP)

IP 地址

  • 常见的 IP 地址

    • IPV4

      • 给每个连接在网络上的主机分配一个 32 bit (位)的地址,按照 TCP/IP 规定,IP 地址使用二进制表示,每个 IP 地址 32bit ,也就是 4 个字节(1字节=8位)

      • 十进制形式(点分十进制表示法):192.168.1.66

      • 二进制表示形式: 11000000.10101000.00000001.01000010

    • IPV6

      • 采用 128 bit , 16个字节一组,分成 8 组十六进制数据,解决了网络地址资源数量不够的问题。
  • 关于IP的一些命令(命令运行框使用)

    命令作用
    ipconfig查看本机IP地址
    ping IP 地址检查网络是否连通
  • 特殊的 IP 地址

    • 127.0.0.1 回送地址,可以代表本机地址,常用来测试
    • 例如(本地地址):
      • 127.0.0.1/demo/login.html
      • localhost/demo/login.html

端口

  • 端口号
    • 用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
    • 普通应用程序需使用1024以上的端口号,如果端口号被占用,会导致当前程序启动失败

协议

  • UDP协议

    1、用户数据报协议(User Datagram Protocol)
    2、UDP是无连接通信协议,发送端和接收端不会建立逻辑连接
    3、由于UDP协议消耗资源小,通信效率高,所以通常都会用于音频、视频、普通数据的传输
    4、由于UDP的面向无连接性,不能保证数据的完整性,因此传输重要数据不建议使用
  • TCP协议

    1、传输控制协议(Transmission Control Protocol)
    2、TCP协议是面向连接的通信协议,传输数据前,发送端和接收端建立逻辑连接,然后再传输数据
    3、提供两台计算机之间可靠无差错的数据传输,TCP中必须明确客户端与服务器端,三次握手
    4、保证数据传输的安全,上传文件,下载文件,浏览网页等
    5、三次握手:TCP协议中,在发送数据的准备阶段,客户端和服务器之间的三次交互,以保证可靠连接


Java 中网络编程

InetAddress(静态类)

  • 概述:为了方便我们对IP地址的获取和操作,Java提供了一个类 InetAddress 供我们使用。InetAddress : 表示Internet协议(IP)地址

  • 常用方法

    方法作用
    static InetAddress getByName(String host)确定主机名称的IP地址。
    主机名称可以是机器名称,也可以是IP地址
    String getHostName()获取此IP地址的主机名
    String getHostAddress()返回文本显示中的IP地址字符串
  • 代码演示

    • 首先 win + r ,输入 cmd 打开命令运行框

    • 输入 ipconfig,找到 IPV4 地址(红框圈住的就是主机名称)

    public class Test {
        public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
            // 使用 InetAddress类,调用方法,获取本机对象
            InetAddress lh = InetAddress.getByName("xiaoHeng");
            // 调用方法,获取此IP地址的主机名
            String hostName = lh.getHostName();
            // 调用方法,返回文本显示中的IP地址字符串
            String hostAddress = lh.getHostAddress();
            System.out.println("本机名称是:" + hostName);
            System.out.println("本机地址是:" + hostAddress);
        }
    }
    

    注意:代码演示的,换成自己主机名后,输出的 本地地址,就和 命令运行框 查看的 IPV4 地址一致


UDP 通信原理

  • 概述:UDP是一种不可靠的网络协议,它在通信两端各建立一个 Socket 对象,但是这两个 Socket 只是发送,接收数据的对象
  • DatagramSocket 基于UDP协议的Socket
UDP 发送数据步骤
  1. 创建发送端的 Socket 对象(DatagramSocket)

    DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
    
  2. 创建数据,并把数据打包

    byte[] bys = "你好".getBytes();				// 将字符串转换成 字节数组
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length,InetAddress.getByName("ip"),int port);
    
  3. 调用 DatagramSocket 对象的方法发送数据

    void send(DatagramPacket p);
    
  4. 关闭发送端

    void close();
    
UDP 接收数据步骤
  1. 创建接收端的 Socket 对象(DatagramSocket)

    DatagramSocket(int port);						// 根据端口号
    
  2. 创建一个数据包,用于接收数据

    DatagramPacket(byte[] bys , int length);
    
  3. 调用 DatagramSocket 对象方法接收数据

    void receive(DatagramPacket dp);
    
  4. 解析数据包,并展示在控制台

    byte[] getData();											// 数据缓冲区
    int getLength();											// 实际数据长度
    String s = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());		// 转换成字符串
    
  5. 关闭接收端

    void close();
    
UDP 发送接收案例
  • 使用 UDP 协议,发送 “你好,世界!你好,中国!”,用接收端接收,并展示在控制台上?

    • 发送端(再开启服务端)
    // 发送端
    public class Client {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            // 1、创建发送端的 Socket 对象
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
            // 2、创建数据,并将数据打包
            byte[] bys = "你好,世界!你好,中国!".getBytes();
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 8080);
            // 3、调用 DatagramSocket 对象发送数据
            ds.send(dp);
            // 4、关闭发送端
            ds.close();
        }
    }
    
    • 接收端(先开启接收端)
    // 接收端
    public class Server {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            // 1、创建接收端的 Socket 对象
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8080);
            // 2、创建一个数据包,用于接收数据
            byte[] bys = new byte[1024];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys , bys.length);
            // 3、调用 DatagramSocket 对象方法接收数据
            ds.receive(dp);
            // 4、解析数据包,并展示在控制台
            byte[] data = dp.getData();
            int length = dp.getLength();
            String s = new String(data ,0,length);
            System.out.println(s);
            // 5、关闭接收端
            ds.close();
        }
    }
    

TCP 通信原理

  • 概述:TCP可靠的网络协议,在通信两端各建立一个Socket对象,从而在通信的两端形成网络虚拟链路,一旦建立了虚拟的网络链路,两端的程序就可以通过虚拟链路进行通信

  • Java为客户端提供了Socket类,为服务器端提供了ServerSocket类

  • Java对基于TCP协议的网络提供了良好的封装,使用Socket对象来代表两端的通信端口,并通过Socket产生IO流来进行网络通信

TCP 发送数据步骤
  1. 创建客户端 Socket 对象(Socket)

    Socket(String host , int port);				// host:主机号 port:端口号
    
  2. 获取输出流,写数据

    OutputStream getOutputStream();
    
  3. 释放资源

    void close();
    
TCP 接收数据步骤
  1. 创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)

    ServerSocket(int port);
    
  2. 监听客户端连接,返回一个 Socket 对象

    Socket accept();
    
  3. 获取输入流,读数据,并把数据显示在控制台上

    InputStream getInputStream();
    
  4. 释放资源

    void close();
    
TCP 发送接收案例
  • 使用 TCP 协议,建立客户端和服务端连接,在客户端使用键盘输入随机文字,显示在服务端控台上?IO 流可参考这篇文章

    • 服务端(接收数据,先打开服务端)
    public class Server {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            // 1、创建服务器端对象(端口号,随意)
            ServerSocket ss = new ServerSocket(8080);
            // 2、监听客户端连接
            Socket a = ss.accept();
            // 3、获取输入流,读数据,将数据展示在控制台上
            InputStream is = a.getInputStream();
    
            byte[] bys = new byte[1024];
            int len;
            while((len = is.read(bys)) != -1){
                System.out.println(new String(bys,0,len));
            }
    
            // 4、释放资源
            ss.close();
        }
    }
    
    • 客户端(发送数据,再打开客户端)
    public class Client {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            // 1、创建客户端 对象
            Socket s = new Socket("127.0.0.1",8080);
            // 2、获取输出流,写数据
            OutputStream os = s.getOutputStream();
            // 3、创建键盘输入对象
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            System.out.print("请输入你想要发送的内容:");
            String data = sc.next();
            // 4、利用输出流写数据
            os.write(data.getBytes());
            // 5、释放资源
            s.close();
        }
    }
    
    • 运行结果


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文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_45754463/article/details/135488092
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