java — 网络编程 - 小白菜博客

软件结构

C/S结构 ：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有ＱＱ、迅雷等软件。
B/S结构 ：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等。

网络通讯协议

网络通信协议: 通信协议是对计算机必须遵守的规则，只有遵守这些规则，计算机之间才能进行通信。这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样，协议中对数据的传输格式、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，最终完成数据交换。
TCP/IP协议： 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，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

UDP

UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。

由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。

但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。UDP的交换过程如下图所示。

tcp

TCP传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。

三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。
- 第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认。
- 第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求。
- 第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。

由于TCP协议的面向连接特性，它可以保证传输数据的安全性，所以是一个被广泛采用的协议，例如在下载文件时，如果数据接收不完整，将会导致文件数据丢失而不能被打开，因此，下载文件时必须采用TCP协议.

网络编程三要素

协议：计算机网络通信必须遵守的规则.
IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP
端口号: 用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535

InetAddress

JDK中提供了一个InetAdderss类，该类用于封装一个IP地址，并提供了一系列与IP地址相关的方法，下表中列出了InetAddress类的一些常用方法.

方法	描述
static InetAddress getByName(String host)	在给定主机名的情况下确定主机的 IP 地址。
static InetAddress getLocalHost()	返回本地主机
public String getHostName()	获取此 IP 地址的主机名。
public String getHostAddress()	返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();
        InetAddress remote = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println("本机的IP地址：" + local.getHostAddress());
        System.out.println("百度的IP地址：" + remote.getHostAddress());
        System.out.println("百度的主机名为：" + remote.getHostName());
    }
}

UDP通信

DatagramPacket

DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。

DatagramSocket

DatagramPacket数据包的作用就如同是“集装箱”，可以将发送端或者接收端的数据封装起来。然而运输货物只有“集装箱”是不够的，还需要有码头。在程序中需要实现通信只有DatagramPacket数据包也同样不行，为此JDK中提供的一个DatagramSocket类。DatagramSocket类的作用就类似于码头，使用这个类的实例对象就可以发送和接收DatagramPacket数据包
在创建发送端和接收端的DatagramSocket对象时，使用的构造方法也有所不同，下面对DatagramSocket类中常用的构造方法进行讲解。

DatagramSocket()  构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。

该构造方法用于创建发送端的DatagramSocket对象，在创建DatagramSocket对象时，并没有指定端口号，此时，系统会分配一个没有被其它网络程序所使用的端口号。

DatagramSocket(int port) 创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。

该构造方法既可用于创建接收端的DatagramSocket对象，又可以创建发送端的DatagramSocket对象，在创建接收端的DatagramSocket对象时，必须要指定一个端口号，这样就可以监听指定的端口。

简单的UDP通信

发送端

public class UDPSend {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建发送端对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        while (true) {
            // 创建数据包对象, 封装数据
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            String s = sc.nextLine();
            byte[] bytes = s.getBytes();
        InetAddress ip = InetAddress.getByName("localhost");
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length,ip,8888);

            // 调用send方法 发送数据包
            ds.send(dp);
            // 关闭资源
            // ds.close();
        }
    }
}

接收端

public class UDPReceive {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建接收端对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);
        while (true) {
            // 创建接收端数据包对象
            byte[] bytes = new byte[1024 * 64];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
            // 调用接收端的receive接受数据
            ds.receive(dp);
            // 拆包
            InetAddress ip = dp.getAddress();
            int port = dp.getPort();
            int length = dp.getLength();

            System.out.println(ip + ":" + port + " " + new String(bytes, 0, length));

            // 关闭资源
            // ds.close();
        }
    }
}

TCP通信

TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互，通信的两端，要严格区分为客户端（Client）与服务端（Server）。

两端通信时步骤：

服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
客户端主动连接服务器端，连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。

在Java中，提供了两个类用于实现TCP通信程序：

客户端：java.net.Socket 类表示。创建Socket对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建立连接开始通信。
服务端：java.net.ServerSocket 类表示。创建ServerSocket对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。

Socket类

Socket 类：该类实现客户端套接字，套接字指的是两台设备之间通讯的端点。

构造方法

public Socket(String host, int port) :创建套接字对象并将其连接到指定主机上的指定端口号。如果指定的host是null ，则相当于指定地址为回送地址。

Socket client = new Socket("127.0.0.1", 6666);

成员方法

public InputStream getInputStream() ：返回此套接字的输入流。
- 如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的InputStream 的所有操作也关联该通道。
- 关闭生成的InputStream也将关闭相关的Socket。
public OutputStream getOutputStream() ：返回此套接字的输出流。
- 如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的OutputStream 的所有操作也关联该通道。
- 关闭生成的OutputStream也将关闭相关的Socket。
public void close() ：关闭此套接字。
- 一旦一个socket被关闭，它不可再使用。
- 关闭此socket也将关闭相关的InputStream和OutputStream 。
public void shutdownOutput() ：禁用此套接字的输出流。
- 任何先前写出的数据将被发送，随后终止输出流。

ServerSocket类

ServerSocket类：这个类实现了服务器套接字，该对象等待通过网络的请求。

构造方法

public ServerSocket(int port) ：使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上，参数port就是端口号。

ServerSocket server = new ServerSocket(6666);

成员方法

public Socket accept() ：侦听并接受连接，返回一个新的Socket对象，用于和客户端实现通信。该方法会一直阻塞直到建立连接。

简单的TCP通信

客户端

public class client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建客户端对象
        while (true) {
            Socket s = new Socket("localhost", 9000);

            // 2.获取字节输出流对象
            OutputStream outputStream = s.getOutputStream();
            // 3.向服务端发送数据
            outputStream.write("你好".getBytes());

            // 4.获取字节输入流对象
            InputStream inputStream = s.getInputStream();
            // 5.接收服务端返回的数据
            byte[] chs = new byte[1024];
            int len = inputStream.read(chs);
            System.out.println(new String(chs, 0, len));
            inputStream.close();
            outputStream.close();
            s.close();
        }

        // 6.关闭资源
//        inputStream.close();
//        outputStream.close();
//        s.close();
    }
}

服务端

public class serve {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建服务端对象 绑定端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
        while (true) {
            // 2.调用accept方法 获取正在连接的客户端对象
            Socket s = serverSocket.accept();
            // 3.使用客户端 获取字节输入流对象
            InputStream inputStream = s.getInputStream();
            // 4.接收客户端发送的数据
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = inputStream.read(bytes);
            System.out.println(new String(bytes, 0 , len));

            // 5.使用客户端 获取字节输出流对象
            OutputStream out = s.getOutputStream();
//            Scanner sc = new Scanner(System.in);

            // 6.向当前客户端 返回数据
//            out.write(sc.nextLine().getBytes());
            out.write("1".getBytes());
        }

        // 7.关闭资源
//        out.close();
//        inputStream.close();
//        s.close();
//        serverSocket.close();
    }
}

文件上传

客户端

public class UploadClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
            // 1.创建客户端对象 绑定服务ip和端口
            Socket s = new Socket("localhost", 6666);

            // 2.创建文件字节输入流 绑定数据源
            FileInputStream fis = new FileInputStream("NetworkProgramming\\src\\UploadFile\\1682150041887.jpg");
            // 3.获取字节输出流对象
            OutputStream out = s.getOutputStream();

            // 4.循环读写
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = 0;
            while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {
                out.write(bytes, 0, len);
            }
            // 5.告诉服务器已经学完了
            s.shutdownOutput();
            // 关闭文件
            fis.close();

            System.out.println("==================接收服务器返回的数据====================");
            // 6.获取字节输入流对象
            InputStream in = s.getInputStream();
            len = in.read(bytes);
            System.out.println(new String(bytes, 0, len));

            in.close();
            out.close();
            s.close();
    }
}

服务端

public class UploadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 2, 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));
        ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);
        while (true) {
            Socket s = ss.accept();
            threadPoolExecutor.submit(()->{
                try {
                    System.out.println(s.getLocalAddress()+" "+ s.getInetAddress()+ " " + s.getLocalSocketAddress());
                    System.out.println(s.getPort()+ " " + s.getTrafficClass() + " ");
                    InputStream in = s.getInputStream();
                    String fileName = System.currentTimeMillis() + ".jpg";
                    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("NetworkProgramming\\src\\UploadFile\\img\\"+fileName);

                    byte[] bytes = new byte[1024 * 1024];
                    int len = 0;
                    while ((len = in.read(bytes)) != -1) {
                        fos.write(bytes, 0, len);
                    }

                    System.out.println("=====返回数据=====");
                    OutputStream out = s.getOutputStream();
                    out.write("来点瑟瑟".getBytes());

                    out.close();
                    fos.close();
                    in.close();
                    s.close();
                } catch (IOException e) {
                }
            });
        }
    }
}

模拟B/S服务器

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(80);
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 2, 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(5));
        while (true){
            Socket s = ss.accept();
            threadPoolExecutor.submit(()-> {
                try {
                    BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
                    String line = br.readLine();
                    String path = line.split("\\s+")[1].substring(1);
                    System.out.println(path);


                    FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("NetworkProgramming\\src\\WEBSocket\\" + path);
                    OutputStream out = s.getOutputStream();
                    out.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
                    out.write("Content-Type:text/html\r\n".getBytes());
                    out.write("\r\n".getBytes());

                    byte[] bytes = new byte[1024 * 10];
                    int len = 0;
                    while ((len = fileInputStream.read(bytes)) != -1) {
                        out.write(bytes, 0, len);
                    }
                    out.close();
                    fileInputStream.close();
                    br.close();
                    s.close();
                } catch (IOException e) {
                }
            });
        }
    }
}