Java中的网络编程
Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。
通俗的说TCP/IP就是一些列的网络通讯规则。
在TCP/IP参考模型中，将网络分为以下几层：
应用层
传输层
网际层
主机至网络层
而java中的网络编程一般是在传输层，而其他情况下都是在应用层进行开发(如java web/android的App开发等等）
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
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
class IPDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 返回本机主机名
// InetAddress i = InetAddress.getLocalHost();
// System.out.println(i.toString());
// System.out.println("address:"+i.getHostAddress());
// System.out.println("name:"+i.getHostName());
InetAddress ia = InetAddress.getByName("thinkpad-sl400");
System.out.println("address:" + ia.getHostAddress());
System.out.println("name:" + ia.getHostName());
}
}
UDP与TCP
UDP的特点
- 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
面向无连接，不管对方在不在都会发送数据，而且数据容易丢失
TCP的特点：
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传输的使用：
1、DatagramSocket与DatagramPacket
2、建立发送端，接收端。
3、建立数据包。
4、调用Socket的发送接收方法。
5、关闭Socket。
发送端与接收端是两个独立的运行程序
UDP的使用Demo1：
需求：通过udp传输方式，将一段文字数据发送出去。，
定义一个udp发送端。
思路：
1，建立updsocket服务。
2，提供数据，并将数据封装到数据包中。
3，通过socket服务的发送功能，将数据包发出去。
4，关闭资源。
代码如下：
class UdpSend {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1，创建udp服务。通过DatagramSocket对象。
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);
// 2，确定数据，并封装成数据包。DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress
// address, int port)
byte[] buf = "udp ge men lai le ".getBytes();
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length, InetAddress.getByName("192.168.1.254"), 10000);
// 3，通过socket服务，将已有的数据包发送出去。通过send方法。
ds.send(dp);
// 4，关闭资源。
ds.close();
}
}
/*
* 需求： 定义一个应用程序，用于接收udp协议传输的数据并处理的。
* 定义udp的接收端。 思路： 1，定义udpsocket服务。通常会监听一个端口。其实就是给这个接收网络应用程序定义数字标识。
* 方便于明确哪些数据过来该应用程序可以处理。
* 2，定义一个数据包，因为要存储接收到的字节数据。 因为数据包对象中有更多功能可以提取字节数据中的不同数据信息。
* 3，通过socket服务的receive方法将收到的数据存入已定义好的数据包中。 4，通过数据包对象的特有功能。将这些不同的数据取出。打印在控制台上。
* 5，关闭资源。
*/
class UdpRece {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1,创建udp socket，建立端点。
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10000);
while (true) {
// 2,定义数据包。用于存储数据。
byte[] buf = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
// 3，通过服务的receive方法将收到数据存入数据包中。
ds.receive(dp);// 阻塞式方法。
// 4，通过数据包的方法获取其中的数据。
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String data = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
int port = dp.getPort();
System.out.println(ip + "::" + data + "::" + port);
}
// 5，关闭资源
// ds.close();
}
}
建议的UDP聊天工具：
/*
* 编写一个聊天程序。 有收数据的部分，和发数据的部分。 这两部分需要同时执行。 那就需要用到多线程技术。 一个线程控制收，一个线程控制发。
* 因为收和发动作是不一致的，所以要定义两个run方法。 而且这两个方法要封装到不同的类中。
*/
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 ChatDemo {
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的使用
1、Socket和ServerSocket
2、建立客户端和服务器端
3、建立连接后，通过Socket中的IO流进行数据的传输
4、关闭socket
同样，客户端与服务器端是两个独立的应用程序。
TCP链接可以用三次握手两次挥手来形容。
TCP使用Demo1：
/*
* 演示tcp传输。
* 1,tcp分客户端和服务端。 2，客户端对应的对象是Socket。 服务端对应的对象是ServerSocket。
*/
/*
* 客户端， 通过查阅socket对象，发现在该对象建立时，就可以去连接指定主机。 因为tcp是面向连接的。所以在建立socket服务时，
* 就要有服务端存在，并连接成功。形成通路后，在该通道进行数据的传输。
* 需求：给服务端发送给一个文本数据。
* 步骤： 1，创建Socket服务。并指定要连接的主机和端口。
*
*/
import java.io.*;
import java.net.*;
class TcpClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建客户端的socket服务。指定目的主机和端口
Socket s = new Socket("192.168.1.254", 10003);
// 为了发送数据，应该获取socket流中的输出流。
OutputStream out = s.getOutputStream();
out.write("tcp ge men lai le ".getBytes());
s.close();
}
}
/*
* 需求：定义端点接收数据并打印在控制台上。
* 服务端: 1，建立服务端的socket服务。ServerSocket(); 并监听一个端口。 2，获取连接过来的客户端对象。
* 通过ServerSokcet的 accept方法。没有连接就会等，所以这个方法阻塞式的。
* 3，客户端如果发过来数据，那么服务端要使用对应的客户端对象，并获取到该客户端对象的读取流来读取发过来的数据。 并打印在控制台。
* 4，关闭服务端。（可选）
*/
class TcpServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 建立服务端socket服务。并监听一个端口。
ServerSocket ss = new ServerSocket(10003);
// 通过accept方法获取连接过来的客户端对象。
while (true) {
Socket s = ss.accept();
String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip + ".....connected");
// 获取客户端发送过来的数据，那么要使用客户端对象的读取流来读取数据。
InputStream in = s.getInputStream();
byte[] buf = new byte[1024];
int len = in.read(buf);
System.out.println(new String(buf, 0, len));
s.close();// 关闭客户端.
}
// ss.close();
}
}
TCP使用demo2：
import java.io.*;
import java.net.*;
/*
* 演示tcp的传输的客户端和服务端的互访。
* 需求：客户端给服务端发送数据，服务端收到后，给客户端反馈信息。
*/
/*
* 客户端： 1，建立socket服务。指定要连接主机和端口。 2，获取socket流中的输出流。将数据写到该流中。通过网络发送给服务端。
* 3，获取socket流中的输入流，将服务端反馈的数据获取到，并打印。 4，关闭客户端资源。
*
*/
class TcpClient2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Socket s = new Socket("192.168.1.254", 10004);
OutputStream out = s.getOutputStream();
out.write("服务端，你好".getBytes());
InputStream in = s.getInputStream();
byte[] buf = new byte[1024];
int len = in.read(buf);
System.out.println(new String(buf, 0, len));
s.close();
}
}
class TcpServer2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocket ss = new ServerSocket(10004);
Socket s = ss.accept();
String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip + "....connected");
InputStream in = s.getInputStream();
byte[] buf = new byte[1024];
int len = in.read(buf);
System.out.println(new String(buf, 0, len));
OutputStream out = s.getOutputStream();
Thread.sleep(10000);
out.write("哥们收到,你也好".getBytes());
s.close();
ss.close();
}
}
TCP使用Demo3：
/*
* 需求：建立一个文本转换服务器。 客户端给服务端发送文本，服务单会将文本转成大写在返回给客户端。
* 而且客户度可以不断的进行文本转换。当客户端输入over时，转换结束。
* 分析： 客户端： 既然是操作设备上的数据，那么就可以使用io技术，并按照io的操作规律来思考。 源：键盘录入。 目的：网络设备，网络输出流。
* 而且操作的是文本数据。可以选择字符流。
* 步骤 1，建立服务。 2，获取键盘录入。 3，将数据发给服务端。 4，后去服务端返回的大写数据。 5，结束，关资源。
* 都是文本数据，可以使用字符流进行操作，同时提高效率，加入缓冲。
*/
import java.io.*;
import java.net.*;
class TransClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Socket s = new Socket("192.168.1.254", 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);
// bufOut.write(line);
// bufOut.newLine();
// bufOut.flush();
String str = bufIn.readLine();
System.out.println("server:" + str);
}
bufr.close();
s.close();
}
}
/*
* 服务端： 源：socket读取流。 目的：socket输出流。 都是文本，装饰。
*/
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()));
// 目的。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());
// bufOut.write(line.toUpperCase());
// bufOut.newLine();
// bufOut.flush();
}
s.close();
ss.close();
}
}
TCP使用Demo4，上传文本：
import java.io.*;
import java.net.*;
class TextClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Socket s = new Socket("192.168.1.254", 10006);
BufferedReader bufr = new BufferedReader(new FileReader("IPDemo.java"));
PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(), true);
String line = null;
while ((line = bufr.readLine()) != null) {
out.println(line);
}
s.shutdownOutput();// 关闭客户端的输出流。相当于给流中加入一个结束标记-1.
BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String str = bufIn.readLine();
System.out.println(str);
bufr.close();
s.close();
}
}
class TextServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocket ss = new ServerSocket(10006);
Socket s = ss.accept();
String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip + "....connected");
BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter("server.txt"), true);
String line = null;
while ((line = bufIn.readLine()) != null) {
// if("over".equals(line))
// break;
out.println(line);
}
PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(), true);
pw.println("上传成功");
out.close();
s.close();
ss.close();
}
}
TCP使用之上传图片
/*
* 需求：上传图片。
*/
/*
* 客户端。
* 1，服务端点。
* 2，读取客户端已有的图片数据。
* 3，通过socket 输出流将数据发给服务端。
* 4，读取服务端反馈信息。
* 5，关闭。
*/
import java.io.*;
import java.net.*;
class PicClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Socket s = new Socket("192.168.1.254", 10007);
FileInputStream fis = new FileInputStream("c:\\1.bmp");
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();
}
}
/*
* 服务端
*/
class PicServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocket ss = new ServerSocket(10007);
Socket s = ss.accept();
InputStream in = s.getInputStream();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("server.bmp");
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();
ss.close();
}
}
TCP之多线程上传图片
/*
* 需求：上传图片。
*/
/*
* 客户端。
* 1，服务端点。
* 2，读取客户端已有的图片数据。
* 3，通过socket 输出流将数据发给服务端。
* 4，读取服务端反馈信息。
* 5，关闭。
*
*/
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，要么补存在，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，没安好心");
return;
}
Socket s = new Socket("192.168.1.254", 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();
}
}
/*
* 服务端
*
* 这个服务端有个局限性。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。 那么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。
* 如何定义线程呢？
*
* 只要明确了每一个客户端要在服务端执行的代码即可。将该代码存入run方法中。
*/
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();
}
// ss.close();
}
}
TCP使用之并发登陆
/*
* 客户端通过键盘录入用户名。 服务端对这个用户名进行校验。
* 如果该用户存在，在服务端显示xxx，已登陆。 并在客户端显示 xxx，欢迎光临。
* 如果该用户存在，在服务端显示xxx，尝试登陆。 并在客户端显示 xxx，该用户不存在。
* 最多就登录三次。
*/
import java.io.*;
import java.net.*;
class LoginClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Socket s = new Socket("192.168.1.254", 10008);
BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(), true);
BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
for (int x = 0; x < 3; x++) {
String line = bufr.readLine();
if (line == null)
break;
out.println(line);
String info = bufIn.readLine();
System.out.println("info:" + info);
if (info.contains("欢迎"))
break;
}
bufr.close();
s.close();
}
}
class UserThread implements Runnable {
private Socket s;
UserThread(Socket s) {
this.s = s;
}
public void run() {
String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip + "....connected");
try {
for (int x = 0; x < 3; x++) {
BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String name = bufIn.readLine();
if (name == null)
break;
BufferedReader bufr = new BufferedReader(new FileReader("user.txt"));
PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(), true);
String line = null;
boolean flag = false;
while ((line = bufr.readLine()) != null) {
if (line.equals(name)) {
flag = true;
break;
}
}
if (flag) {
System.out.println(name + ",已登录");
out.println(name + ",欢迎光临");
break;
} else {
System.out.println(name + ",尝试登录");
out.println(name + ",用户名不存在");
}
}
s.close();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(ip + "校验失败");
}
}
}
class LoginServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocket ss = new ServerSocket(10008);
while (true) {
Socket s = ss.accept();
new Thread(new UserThread(s)).start();
}
}
}
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