Java编程基础之网络编程

网络编程

文章目录

- 网络编程
- - 概述
  - - C/S和B/S
    - 网络通信协议
    - 网络编程要素
  - IP类
  - UDP协议数据传输
  - - 发送端
    - 接收端
    - udp数据传输丢失问题
  - TCP概述
  - - Socket客户端
    - ServerSocket服务端Socket
    - - **服务器代码**
      - 客户端代码
    - 文件上传实现
    - - 客户端
      - 服务端
      - 多线程版

概述

C/S和B/S

网络通信协议

协议:protocol

网络通信协议市要求双方传递数据的计算机必须遵守的,按照对应的网络传输协议,才可以进入数据的交互和传递

常见协议:

UDP

面向无连接,不可靠数据传输存在丢包

传输速度快

没有客户端和服务器区别,都可以作为发送端和接收端

使用场景:直播,网络游戏
TCP/IP

面向连接

可靠数据传输,稳定

有明确服务器和客户端概念

使用场景:数据下载,文件传输

网络编程要素

协议

两个计算机之间数据传输,需要对应的协议来完成
IP地址

Internet Protocol Address

当前计算机在网络中的一个地址编号,类似于手机号码

IP地址有IPv4和IPv6两种格式
端口号

端口号是当前应用程序在计算机中的一个编号,是计算机明确,当前的数据是给予哪一个程序使用,或者数据从哪一个程序发出

端口号是一个short类型数据,范围0-65535

0-1024属于特定的系统端口号,不能自定义使用

IP类

InetAddress

常用方法：

InetAddress getLocalhost();

获取本机IP地址类对象
InetAddress getByName(String str);

根据指定的主机名获取对应的IP地址对象
InetAddress[] getAllByName(String str);

获取指定主机名,或者域名对应的所有IP地址类对象

package cn.ocean888;import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;public class Demo1 {public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();System.out.println(localHost);InetAddress byNameAddress = InetAddress.getByName("秦的机械革命");System.out.println(byNameAddress);InetAddress byNameAddress2 = InetAddress.getByName("www.ocean888.cn");System.out.println(byNameAddress2);InetAddress[] byNameAddress3 = InetAddress.getAllByName("www.baidu.com");for (InetAddress inetAddress : byNameAddress3) {System.out.println(inetAddress);}}
}

UDP协议数据传输

用户数据报协议:User Datagram Protocol

数据传递采用数据包方式传递,所有的数据要进行打包操作,并且没有对应的客户端服务器概念,有且只有发送端和接收端

Socket 套接字

数据在需要进行传递操作时,在数据传递的两台计算机当中必须有对应的Socket,这里采用UDP协议,则必须有一个UDP协议的Socket

DatagramSocket();创建一个发送端UDP协议Socket对象DatagramSocket(int port);创建一个接收端UDP协议的Socket对象,这里需要监听指定端口

数据包的打包方法

发送端数据打包方式

DatagramPacket DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port);/* 	buf:需要传递数据的字节数组length:当前字节数组中数据容量字节数address:接收端IP地址对象port:接收端对应的端口号
*/

接收端数据接收方式

需要准备一个空的数据包
DatagramPacket DatagramPacket(byte[] buf, int length);/*buf:字节缓冲数组,通常是1024的整数倍length:当前字节缓冲数组的容量
*/

发送端

步骤:

创建UDP服务器对应的发送端Socket
准备对应的数据包,需要带有指定数据
发送数据 send
发送 udp 发送端

package cn.ocean888;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class SenderDemo1 {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("udp发送端");// 创建对应的SocketDatagramSocket socket = new DatagramSocket();// 准备数据包byte[] bytes = "ocean".getBytes();DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getLocalHost(), 8848);// 发送数据包socket.send(packet);// 关闭udp发送端socket.close();}
}

接收端

步骤:

打开UDP服务,监听指定端口
创建新的空数据包
通过Socket接受数据 receive
关闭 UDP 接收端

package cn.ocean888;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;public class ReceiveDemo1 {public static void main(String[] args) throws IOException{System.out.println("接收端启动");// 创建socket监听端口DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8848);// 准备空数据包byte[] buf = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);// 接收数据socket.receive(packet);// 确定接受到的字节长度int length = packet.getLength();System.out.println(new String(buf, 0, length));// 关闭socketsocket.close();}
}

需要先启动接收端,监听端口

udp数据传输丢失问题

网络不好,传输不稳定,带宽不够,数据包丢失
电脑性能问题

TCP概述

TCP是相对于UDP比较稳定的传输协议,存在三次握手,保证连接状态,同时明确区分客户端和服务端之分

TCP服务中需要服务器端先启动,需要监听指定端口,等待客户端连接

TCP操作:Java中提供了两个Socket

服务端Socket

java.net.ServerSocket;

创建对应的ServerSocket开启服务器,等待客户端连接
客户端Socket

java.net.Socket

创建客户端Socket,并且连接服务器,同时将Socket发送给服务器绑定注册

tcp 三次握手四次挥手流程图

Socket客户端

给客户端提供的数据传输符合TCP/IP要求的Socket对象

构造方法Constructor
Socket(String host, int port);host是服务器IP地址,port对应服务器程序的端口号成员方法Method
InputStream getInputStream();获取Socket对象输入字节流,可以从服务器获取对应的数据InputStream是一个资源,需要在程序退出时关闭OutputStream getOutputStream();获取Socket对象输出字节流,可以发送数据到服务器OutputStream是一个资源,需要在程序退出时关闭void close();关闭客户端Socketvoid shutdownOutput();禁止当前Socket发送数据TCP/IP协议对应的Socket是给予IO流实现的

ServerSocket服务端Socket

在服务器开启Socket服务器

构造方法 ConstructorServerSocket(int port);开启ServerSocket服务器,并且明确服务端口成员方法 Method:Socket accept();监听并且连接,得到一个Socket对象,同时该方法是一个阻塞方法,会始终处于一个监听状态返回的是Socket,即客户端Socket对象,获取到当前Socket对象,相当于获取到客户端连接,同时使用Socket和客户端一致

TCP客户端服务端输入输出关系

TCP客户端服务端输入输出关系

服务器代码

流程:

创建ServerSocket服务器,同时监听指定端口
通过accept方法获取Socket连接,得到客户端Socket对象
通过Socket对象,获取InputStream,读取客户端发送数据
通过Socket对象,获取OutputStream,发送数据给客户端
关闭服务

package cn.ocean888_tcp;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class ServerDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("服务端启动");// 1.创建ServerSocket服务器,同时监听指定端口ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);// 2.通过accept方法获取Socket连接,得到客户端Socket对象Socket socket = serverSocket.accept();// 3.通过Socket对象,获取InputStream,读取客户端发送的数据InputStream inputStream = socket.getInputStream();// IO流操作byte[] buf = new byte[1024];int length = inputStream.read(buf);System.out.println(new String(buf, 0, length));// 4.通过Socket对象,获取OutputStream,发送数据给客户端OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();String str = "ocean";outputStream.write(str.getBytes());// 5.关闭Socket服务同时关闭当前Socket使用的输入字节流和输出字节流// Closing this socket will also close the socket's InputStream and OutputStreamsocket.close();}
}

客户端代码

流程:

创建Socket服务,同时明确连接服务器的IP地址和对应端口号
通过Socket对象,获取对应的OutputStream,发送数据给服务器
通过Socket对象,获取对应的InputStream,接收服务器发送数据
关闭连接

package cn.ocean888_tcp;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;public class ClientDemo {public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {System.out.println("客户端启动");// 1.创建Socket服务,同时明确连接服务器的IP地址和对应端口号Socket socket = new Socket("169.254.252.105", 8888);// 2.通过Socket对象,获取对应的OutputStream对象,发送数据给服务器OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();outputStream.write("client connect".getBytes());// 3.通过Socket对象,获取对应的InputStream对象,接收服务器发送数据InputStream inputStream = socket.getInputStream();byte[] buf = new byte[1024];int length = inputStream.read(buf);System.out.println(new String(buf, 0, length));// 4.关闭服务socket.close();}
}

需要首先启动服务端

文件上传实现

文件上传细节图例

客户端

流程：

创建对应的文件输入字节流操作，可以使用缓存
启动Socket
获取Socket输出OutputStream对象，发送数据给服务器
边读边发
文件读取结束，发送完毕，关闭客户端

package cn.ocean888_tcp;import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;public class FileClient {@SuppressWarnings("resource")public static void main(String[] args) throws IOException {// 1.创建缓冲流BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("D:\\JavaCode\\test\\test.jpg")));// 2.创建socketSocket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8848);// 3.获取socket输出流OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();int length = -1;byte[] buf = new byte[1024 * 8];// 4.读取数据,发送输出,边读边发while ((length = bufferedInputStream.read(buf)) != -1) {outputStream.write(buf, 0, length);}// 5.关闭连接socket.close();}
}

服务端

流程：

开启服务端，创建ServerSocket服务
明确文件保存位置，创建对应文件夹的输出缓冲字节流
读取数据，写入文件
关闭服务端

package cn.ocean888_tcp;import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class FileServer {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1.开启服务端,创建ServerSocket对象ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8848);Socket socket = serverSocket.accept();// 2.明确保存文件位置,创建对应文件夹缓冲字节流BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("D:\\JavaCode\\test\\copy.jpg")));// 3.获取Socket对应的输入流InputStream inputStream = socket.getInputStream();// 4.边读边写int length = -1;byte[] buf = new byte[1024 * 8];while((length = inputStream.read(buf)) != -1) {bos.write(buf, 0, length);}// 5.关闭资源bos.close();socket.close();}
}

运行后

多线程版

解决单线程代码问题：

保存的文件名是一致的，无法保存多个文件

使用uuid解决
服务器代码需要执行多个功能在结束
服务端代码不可能只有一个上传文件功能

使用多线程

package cn.ocean888_tcp;import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class TcpGoodServer {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("服务器代码启动");// 1.启动TCP服务端服务ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8848);// 2.使用线程池ExecutorService tp = Executors.newFixedThreadPool(5);// 3.循环while (true) {// 连接客户端Socket socket = serverSocket.accept();tp.submit(() -> {try {System.out.println(Thread.currentThread().getName());InputStream inputStream = socket.getInputStream();String fileName = UUID.randomUUID().toString();BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("D:\\JavaCode\\test\\" + fileName + ".jpg")));int length = -1;byte[] buf = new byte[1024 * 8];while ((length = inputStream.read(buf)) != -1) {bos.write(buf, 0, length);}bos.close();socket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}});}}
}