Java基础14-网络编程

十四、网络编程

java.net.*包下提供了网络编程的解决方案!

基本的通信架构

基本的通信架构有2种形式: CS架构( Client客户端/Server服务端)、BS架构(Browser浏 览器/Server服务端)。无论是CS架构，还是BS架构的软件都必须依赖网络编程!。

1、网络通信的三要素

网络通信的三要素：IP地址、端口、协议。

1.1 InetAddress

代表IP地址，是一个操作IP地址的类。

InetAddress的常用方法说明
public static InetAddress getLocalHost()获取本机IP，会以一个InetAddress对象返回
public static InetAddress getByName( String host )根据ip地址或者域名，返回一个InetAddress对象
public String getHostName()获取指定IP对象对应的主机名
public String getHostAddress()获取指定IP地址对象中的IP地址信息
public boolean isReachable（int timeout ）在指定毫秒内，判断主机与该IP对应的主机是否能连通
public class InetAddressTest   {public static void main(String[] args) throws Exception {//获取本机IP地址对象InetAddress  localhost=InetAddress.getLocalHost();//获取指定IP对象的IP地址String   lip=  localhost.getHostAddress();//获取指定IP对象的主机名String   name=localhost.getHostName();System.out.println(lip);System.out.println(name);//获取指定IP地址或域名的Ip对象InetAddress   baidu= InetAddress.getByName("www.baidu.com");//获取指定IP对象的IP地址System.out.println(baidu.getHostAddress());//获取指定IP对象的主机名System.out.println(baidu.getHostName());//判断指定IP对象在1秒内是否与本机是否可以连通boolean  isComm=baidu.isReachable(1000);System.out.println(isComm);}
}
1.2、端口

端口号：标记正在计算机设备.上运行的应用程序的，被规定为-个16位的二进制，范围是0~65535。

周知端口：0~1023，被预先定义的知名应用占用(如: HTTP占用80，FTP占用21)

注册端口: 1024~49151,分配给用户进程或某些应用程序。

动态端口: 49152到65535,之所以称为动态端口，是因为它-般不固定分配某种进程，而是动态分配。

注意：我们自己开发的程序-般选择使用注册端口,且一个设备中不能出现两个程序的端口号一样，否则出错。

1.3、协议

开放式网络互联标准:：OSI网络参考模型，是全球网络互联标准。

TCP/IP网络模型：事实.上的国际标准。

UDP(User Datagram Protocol): 用户数据报协议; TCP(Transmission Control Protocol) :传输控制协议。

在这里插入图片描述

1.3.1 UDP协议

特点:：通信效率搞、无连接、不可靠通信。

不事先建立连接,数据按照包发,一包数据包含:自己的IP、程序端口，目的地IP、程序端口和数据(限制在64KB内)，超过就分包发送。

发送方不管对方是否在线，数据在中间丢失也不管，如果接收方收到数据也不返回确认，故是不可靠的。

场景：视频语音通话、网络直播。

1.3.2、TCP协议

特点：通信效率相对不高、面向连接、可靠通信。

TCP的最终目的:要保证在不可靠的信道上实现可靠的传输。

TCP主要有三个步 骤实现可靠传输：三次握手建立连接，传输数据进行确认,四次挥手断开连接。

场景：文件下载、网页、支付。

2、UDP通信

特点：无连接、不可靠通信。

不事先建立连接，发送端每次把要发送的数据(限制在64KB内)、接收端IP、 等信息封装成一个数据包， 发出去就不管了。

Java提供了一个java.net.DatagramSocket类来实现UDP通信。

DatagramSocket：用于创建客户端、服务端

构造器说明
public DatagramSocket()创建客户端的Socket对象，系统会随机分配一个端口号
public DataGramSocket( int port )创建服务器的Socket对象，并指定端口号
DatagramSocket对象提供的方法说明
public void send（DatagramPacket dp）发送数据包
public void receive( DatagramPacket p )使用数据包接收数据

DatagramPacket：创建数据包

构造器说明
public DatagramPacket(byte[] buf , int length , InetAddress address , int port )创建发出去的数据包对象
public DatagramPacket（byte[] buf , int length ）创建用来接收数据的数据包
方法说明
public int getLength()获取数据包，实际接收到的字节个数

1、客户端向服务端发送UDP信息——一发一收

//客户端
public class Client {public static void main(String[] args) throws Exception {//1、获取客户端对象DatagramSocket  socket=new DatagramSocket();//2、准备数据，将字符串转为字符数组byte[]  hi= "你好Java，Hello Java".getBytes();//3、创建发送数据的数据包,参数：(发送数据的字节数组，数据字节大小，接收方的IP地址对象(这里是本机)，接收方开放的端口)DatagramPacket packet=new DatagramPacket(hi,hi.length, InetAddress.getLocalHost(),6060);//4、调用客户端对象的发送方法，将数据包对象作为参数，发送数据。socket.send(packet);//5、关闭发送接口socket.close();System.out.println("客户端发送完毕！");}
}

//服务端
public class Service {public static void main(String[] args) throws Exception {//1、创建服务端的对象（端口号要和客户端一样）DatagramSocket socket=new DatagramSocket(6060);System.out.println("-----服务端启动----");//限制接收数据的字节数（最大64kb）byte[]  buffer=new byte[1024*64];//2、创建接收数据包的对象，参数（接收字节的数组，限制接收字节的大小）DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buffer,buffer.length);//3、通过服务端对象的方法接收数据socket.receive(packet);//4、获取到接收的数据//获取接收数据的大小int   len=packet.getLength();//由于用来装数据的数组是最大来算的（64kb），很可能装不满，所有接收多少，倒多String str=new String(buffer,0,len);System.out.println(str);//关闭服务端socket.close();}
}

2、客户端向服务端发送UDP信息——用户控制多次发送

使用死循环来实现

//客户端
public class Client {public static void main(String[] args) throws Exception {Scanner  scanner=new Scanner(System.in);//1、获取客户端对象DatagramSocket  socket=new DatagramSocket();while (true) {System.out.print("请输入发送内容：");//2、准备数据，将字符串转为字符数组String say= scanner.next();if (!say.equals("0")) {//3、创建发送数据的数据包,参数：(发送数据的字节数组，数据字节大小，接收方的IP地址对象(这里是本机)，接收方开放的端口)DatagramPacket packet=new DatagramPacket(say.getBytes(),say.getBytes().length, InetAddress.getLocalHost(),6060);//4、调用客户端对象的发送方法，将数据包对象作为参数，发送数据。socket.send(packet);System.out.println("已发送！");}else {break;}}//5、关闭发送接口socket.close();}
}

//服务端
public class Service {public static void main(String[] args) throws Exception {//1、创建服务端的对象（端口号要和客户端一样）DatagramSocket socket=new DatagramSocket(6060);System.out.println("-----服务端启动----");//限制接收数据的字节数（最大64kb）byte[]  buffer=new byte[1024*64];while (true) {//2、创建接收数据包的对象，参数（接收字节的数组，限制接收字节的大小）DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buffer,buffer.length);//3、通过服务端对象的方法接收数据socket.receive(packet);//4、获取到接收的数据//获取接收数据的大小int   len=packet.getLength();//由于用来装数据的数组是最大来算的（64kb），很可能装不满，所有接收多少，倒多String str=new String(buffer,0,len);System.out.println("已接收内容："+str);}//关闭服务端// socket.close();}
}

3、TCP通信

特点：面向连接、可靠通信。

通信双方事先会采用“三次握手”方式建立可靠连接，实现端到端的通信;底层能保证数据成功传给服务端。

1、TCP客户端开发

Java提供了一个java.net.Socket类 来实现TCP通信。

Socket类构造器说明
public Socket（String host，int port）根据指定的服务器IP、端口号请求与服务器建立连接，连接通过，就获得了客户端socket
方法说明
public OutputStream getOutputStream( )获得字节输出流对象
public InputStream getInputStream()获得字节输入流对象
public class TcpClient {public static void main(String[] args) throws Exception {//1、创建一个Socket对象,并同时请求服务器进行连接(传入要发送给服务端的IP和对应的端口号)Socket  socket=new Socket(InetAddress.getLocalHost().getHostAddress(),6060);//2、通过调用字节输出流OutputStream os= socket.getOutputStream();//3、将原始字节输出流转为数据字节输出流（性能更好）DataOutputStream  dos=new DataOutputStream(os);//4、调用写出方法dos.writeUTF("通过TCP协议发送信息");//5、关闭字节流dos.close();//6、释放连接资源socket.close();}
}

2、TCP服务端开发

服务端是通过java.net包下的ServerSocket类来实现的。

ServerSocket类构造器说明
public ServerSocket( int port )为服务端程序注册端口
方法说明
public Socket accept()阻塞等待客户端的连接请求，一旦与某个客户端连接成功，则返回服务端这边的Socket对象
//服务端
public class TcpService {public static void main(String[] args) throws Exception {//1、创建一个服务端连接对象serverSocket，并设置服务端端口ServerSocket  serverSocket=new ServerSocket(6060);//2、调用accept方法，监测是否又客户端发起连接，连接成功，返回Socket对象Socket  socket=serverSocket.accept();//3、通过Socket对象，调用字节输入流InputStream  is=socket.getInputStream();//4、为提高性能，将原始字节流转换为数据字节流DataInputStream dis=new DataInputStream(is);//5、调用读方法，读出发送过来的数据String  str=  dis.readUTF();System.out.println(str);//6、关闭字节流dis.close();//7、释放资源serverSocket.close();}
}
3.1 TCP客户端和服务端开发-多收多发

这个案例只能接收一个程序的信息，没法实现接收多个客户端发送的信息：因为服务端现在只有一个主线程，只能处理一个客户端的消息。

//服务端
public class TcpService {public static void main(String[] args) throws Exception {System.out.println("------服务端已启动--------");//1、创建一个服务端连接对象serverSocket，并设置服务端端口ServerSocket  serverSocket=new ServerSocket(6060);//2、调用accept方法，监测是否又客户端发起连接，连接成功，返回Socket对象Socket  socket=serverSocket.accept();//3、通过Socket对象，调用字节输入流InputStream  is=socket.getInputStream();//4、为提高性能，将原始字节流转换为数据字节流DataInputStream dis = new DataInputStream(is);while (true) {//5、调用读方法，读出发送过来的数据try {String  str=  dis.readUTF();System.out.println("已接收："+str);} catch (Exception e) {//如果客户端退出，那么服务端，会出异常，这时就可以捕获异常，进行处理（获取离线的IP）System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress()+"：已离线");//释放资源dis.close();socket.close();break;}}}
}

//客户端
public class TcpClient {public static void main(String[] args) throws Exception {//1、创建一个Socket对象,并同时请求服务器进行连接(传入要发送给服务端的IP和对应的端口号)Socket  socket=new Socket(InetAddress.getLocalHost().getHostAddress(),6060);//2、通过调用字节输出流OutputStream os= socket.getOutputStream();//3、将原始字节输出流转为数据字节输出流（性能更好）DataOutputStream  dos=new DataOutputStream(os);Scanner scanner=new Scanner(System.in);while (true) {System.out.print("请说：");String str=scanner.nextLine();if(str.equals("0")){//5、关闭字节流dos.close();//6、释放连接资源socket.close();break;}//4、调用写出方法dos.writeUTF(str);}}
}
3.2 TCP客户端和服务端开发-接收多客户端信息

通主线程接接收倒Socket对象，主线程将其交给一个子线程来处理，每多一个socket就交给一个子线程。

在这里插入图片描述

//客户端
public class TcpClient {public static void main(String[] args) throws Exception {//1、创建一个Socket对象,并同时请求服务器进行连接(传入要发送给服务端的IP和对应的端口号)Socket  socket=new Socket(InetAddress.getLocalHost().getHostAddress(),6060);//2、通过调用字节输出流OutputStream os= socket.getOutputStream();//3、将原始字节输出流转为数据字节输出流（性能更好）DataOutputStream  dos=new DataOutputStream(os);Scanner scanner=new Scanner(System.in);while (true) {System.out.print("请说：");String str=scanner.nextLine();if(str.equals("0")){//5、关闭字节流dos.close();//6、释放连接资源socket.close();break;}//4、调用写出方法dos.writeUTF(str);}}
}

//服务端
public class TcpService {public static void main(String[] args) throws Exception {System.out.println("------服务端已启动--------");//1、创建一个服务端连接对象serverSocket，并设置服务端端口ServerSocket  serverSocket=new ServerSocket(6060);Socket  socket= null;while (true) {//2、调用accept方法，监测是否又客户端发起连接，连接成功，返回Socket对象socket = serverSocket.accept();//将Socket对象交给子线程进行处理new SocketServerThread(socket).start();}}
}

//线程类
public class SocketServerThread extends Thread {
private  Socket  socket;
public SocketServerThread(Socket socket){this.socket=socket;
}@Overridepublic void run() {try {//调用Accent方法获取字节输入流InputStream is=socket.getInputStream();//将原始流转换为数据流DataInputStream dis=new DataInputStream(is);//可以获取到是哪个客户端发送的IPSystem.out.println(socket.getRemoteSocketAddress()+"：已上线！");while (true) {try {//读取客户端发送的信息(只要不下线就一直处理该客户端的信息)String str= dis.readUTF();System.out.println(str);} catch (Exception e) {//下线System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress()+"：一下线！");//释放资源dis.close();socket.close();}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}super.run();}
}
3.3 案例

实现群聊，一个客户端发送的信息，会被其它所有在线的客户端接收到。

每个客户端的socket还是交给服务端一个子线程进行处理，如果上线就将socket对象用集合保存起来，用来转发信息，如果下线就将其删除掉。

在这里插入图片描述

3.4 B/S架构

在这里插入图片描述

HTTP协议规定:响应给浏览器的数据格式必须满足如下格式：

在这里插入图片描述

通过浏览器进行访问直接访问环路地址加端口（127.0.0.1:8080）

//服务端
public class Server {public static void main(String[] args) throws Exception {System.out.println("------服务端启动-------");//1、创建一个serverSocket对象，开放服务器端口ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(8080);//2、创建一个线程池，防止高并发ThreadPoolExecutor pool=new ThreadPoolExecutor(4*2,4*2,5, TimeUnit.MINUTES,new ArrayBlockingQueue<>(8), Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());while (true) {//3、通过serverSocket对象获取socket对象Socket socket=serverSocket.accept();//4、创建线程对象，并将线程对象交给线程池pool.execute(new ServerRunnable(socket));}}
}

//线程类
public class ServerRunnable implements Runnable {private Socket socket;public ServerRunnable(Socket socket) {this.socket=socket;}@Overridepublic void run() {try {//1、通过传过来的socket对象获取字节输出流OutputStream os=socket.getOutputStream();//2、将原始输出流转换为输出字节流PrintStream ps=new PrintStream(os);//3、调用输出流方法，按照浏览器输出规则输出对应内容ps.println("HTTP/1.1 200 OK");ps.println("Content-Type:text/html");ps.println();   //必须换行ps.println("<div style='font-size:200px;color:green; text-align:center;'>Hello  world<div/>"); //输出html格式或者直接字符串//释放资源ps.close();socket.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

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