java之网络编程篇

前言

网络编程就是计算机和计算机之间通过网络进行数据传输，下面介绍一些概念和如何实现UDP和TCP两种模式的传输。

一、常见的软件架构C/S和B/S

C/S架构需要一个客户端软件程序+服务器

B/S只需要打开网页+服务器

 C/S架构的优缺点和应用场景

优点：画面可以做的非常精美，用户体验好

缺点：需要开发客户端，也需要开发服务端

           用户需要下载和更新的时候太麻烦

应用场景：适合定制专业化的办公类软件如：IDEA、网游

 B/S架构的优缺点和应用场景

优点：不需要开发客户端，只需要开发服务端

           用户不需要下载，打开浏览器就能使用

缺点：如果应用过大，用户体验受到影响

应用场景：适合移动互联网应用，可以在任何地方随时访问的系统。

二、网络编程三要素（IP、端口号、协议）

1.概述

IP               设备在网络中的地址，是唯一的标识。

端口号        应用程序在设备中唯一的标识。

协议           数据在网络中传输的规则，常见的协议有UDP、TCP、http、https、ftp。

2.详说

IP

全称：Internet Protocol，是互联网协议地址，也称IP地址。

是分配给上网设备的数字标签。

 通俗理解就是，上网设备在网络中的地址，是唯一的

常见的IP分类为 IPv4、IPv6

为解决IPv4的IP不够用的问题，出现了IPv6

IPv4的细节

分类：公网地址(万维网使用)和私有地址(局域网使用)。

           192.168.开头的就是私有址址，范围即为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用，以此节省IP

三个问

1.IPv6还未普及，现在如何解决IPv4不够的问题？

利用局域网IP解决IP不够的问题

2.特殊的IP是什么？

127.0.0.1（永远表示本机）

3.常见的两个CMD命令

ipconfig：查看本机IP地址

ping：检查网络是否连通

 InetAddress类

 InetAddress类可以获取IP对象，主机名，IP

public class InetAddressTest {public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {//传递电脑的名字或网址都可以获得对应的IP地址InetAddress address = InetAddress.getByName("LAPTOP-8DV5B4U6");System.out.println(address);//获得本机的主机名String hostName = address.getHostName();System.out.println(hostName);//获得本机的IP地址String hostAddress = address.getHostAddress();System.out.println(hostAddress);}
}

 端口号

就是，应用程序在设备中唯一的标识。

端口号：由两个字节表示的整数，取值范围：0~65535

                其中0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用。

                我们自己使用1024以上的端口号就可以了。

注意：一个端口号只能被一个应用程序使用。

传输的数据只能由电脑绑定的端口号的端口发出和接收

协议

计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议。

下面是传输层的两个协议UDP和TCP

三、UDP 

1.发送数据

步骤

（1）创建发送端的DatagramSocket对象

（2）数据打包(DatagramPacket)

（3）发送数据

（4）释放资源

示例代码

public class SendDataTest {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建UDP  socket 即new 一个 DatagramSocket对象//细节：//绑定端口，以后我们就是通过这个端口往外发送//空参：所有可用的端口中随机一个进行使用//带参：指定端口进行绑定DatagramSocket socket = new DatagramSocket();//2.打包数据byte[] data = "你好厉害u".getBytes();InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");int port = 10086;DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);//3.发送数据socket.send(packet);//关闭资源socket.close();}
}

 2.接收数据

步骤

（1）创建接收端的DatagramSocket对象

（2）接收打包好的数据(DatagramPacket)

（3）解析数据包

（4）释放资源

 示例代码

public class ReceiveDataType {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1.创建一个DatagramSocket对象//细节：//在接收的时候，一定要绑定端口//而且绑定的端口一定要跟发送的端口保持一致DatagramSocket socket = new DatagramSocket(10086);// 2.创建一个DatagramPacket对象接收数据byte[] bytes = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);//该方法是阻塞的//程序执行到这一步的时候，会在这里死等//等发送端发送消息socket.receive(packet);//3.解析数据byte[] data = packet.getData();int len = packet.getLength();String str = new String(data,0,len);InetAddress address = packet.getAddress();int port = packet.getPort();System.out.println("接收到的数据："+str);System.out.println("这数据从"+address+"这台电脑中的"+port+"端口发出");//关闭资源socket.close();}
}

3.聊天室

按照下面的要求实现程序
UDP发送数据：娄数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
UDP接收数据：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收 

发送端代码

public class SendSide {public static void main(String[] args) throws IOException {DatagramSocket socket = new DatagramSocket();Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (true) {System.out.println("请输入要发送的信息：");String s = scanner.nextLine();if ("886".equals(s)){break;}byte[] data = s.getBytes();InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");int port = 10086;DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);socket.send(packet);}socket.close();}
}

 idea里面修改发送代码的运行配置，改为允许多个实例跑

接收端代码

public class ReceiveSide {public static void main(String[] args) throws IOException {DatagramSocket socket = new DatagramSocket(10086);byte[] data = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length);while (true) {socket.receive(packet);byte[] data1 = packet.getData();int length = packet.getLength();String str = new String(data1, 0, length);SocketAddress socketAddress = packet.getSocketAddress();System.out.println("来自：" + socketAddress+"发出的一条信息：" + str );}}
}

4.三种通信方式（单播、组播、广播） 

单播     上面的代码就是单薄

组播      组播地址：224.0.0.0～239.255.255.255      发送到的数据一组的主机都能收到
                其中224.0.0.0～224.0.0.255为预留的组播地址

广播      广播地址：255.255.255.255                        发送到的数据所有的主机都能收到

（1）组播

发送数据步骤

1.创建MulticastSocket对象

2.创建DatagramPacket对象（这里的目的ip对象要指定组播地址比如224.0.0.1）

3.调用MulticastSocket发送数据方法发送数据

4.释放资源

接收数据步骤

1.创建MulticastSocket对象

2.将当前本机，添加到224.0.0.1的这一组当中

3.创建DatagramPacket对象

4.接收数据

5.解析数据

6.释放资源

实例代码

1.发送端代码

public class SendSide {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建UDP  socket 即new 一个 MulticastSocket对象MulticastSocket socket = new MulticastSocket();//2.打包数据byte[] data = "你好厉害u".getBytes();//指定接收端的组播ipInetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");//指定接收端的端口int port = 10086;DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);//3.发送数据socket.send(packet);//关闭资源socket.close();}
}

2.接收端代码 

public class ReceiveSide {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1.创建一个MulticastSocket对象//细节：//在接收的时候，一定要绑定端口//而且绑定的端口一定要跟发送的端口保持一致MulticastSocket socket = new MulticastSocket(10086);//2..将当前本机，添加到224.0.0.2的这一组当中InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.2");socket.joinGroup(address);// 3.创建一个DatagramPacket对象接收数据byte[] bytes = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);//4.接收数据//该方法是阻塞的//程序执行到这一步的时候，会在这里死等//等发送端发送消息socket.receive(packet);//5.解析数据byte[] data = packet.getData();int len = packet.getLength();String str = new String(data,0,len);InetAddress src = packet.getAddress();int port = packet.getPort();System.out.println("接收到的数据："+str);System.out.println("这数据从"+src+"这台电脑中的"+port+"端口发出");//6.关闭资源socket.close();}
}

设置接收端的代码的运行设置为允许多个实例运行。 

多次运行接收端的代码，控制台多几个接收端的实例，几个接收实例创建就加入224.0.0.2的一个组播地址的组。只要发送端一发送消息，几个接收端都能收到。 

 （2）广播

这个广播只需要在单播的基础上，修改发送端发送包参数指定的目的ip地址。

修改后的发送端代码如下

发送后，无论是多个单播或组播的接收端都是能接收到的。但是端口号还是要对应。

四、TCP

 1.客户端和服务端的步骤

 

2.实例代码

服务端代码

public class ServerType {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建一个服务器ServerSocketServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);//2.监听客户端的连接//没有客户端连接，会阻塞在这里Socket socket = serverSocket.accept();//3.获取输入流InputStream inputStream = socket.getInputStream();//4.读数据int b;while ((b = inputStream.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}//5.关闭流inputStream.close();socket.close();}
}

客户端代码

public class CilentType {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建客户端socketSocket socket = new Socket("127.0.0.1", 10086);//2.获取输出流OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//3.写数据outputStream.write("我是客户端".getBytes());//4.关闭资源outputStream.close();socket.close();}
}

 注意：上面的代码是使用字节流传输数据的，中文的话会乱码

因此需要将字节输入流转换为字符输入流，要修改服务端的代码

修改后的服务端的代码

public class ServerType {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建一个服务器ServerSocketServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);//2.监听客户端的连接//没有客户端连接，会阻塞在这里Socket socket = serverSocket.accept();//3.获取输入流InputStream inputStream = socket.getInputStream();//转换为字符流，避免出现中文乱码InputStreamReader isr = new InputStreamReader(inputStream);//4.读数据int b;while ((b = isr.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}//5.关闭流inputStream.close();socket.close();}
}

运行结果正常 

3.三次握手和四次挥手

（1）三次握手

（2）四次挥手

五、Demo

1.Demo1 多发多收

 客户端代码

public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建Socket对象并连接服务端Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10086);Scanner sr = new Scanner(System.in);//2.获取输出流，发送数据OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();while (true) {System.out.println("请输入要发送的数据：");String str = sr.nextLine()+"\r\n";if ("886".equals(str)){break;}outputStream.write(str.getBytes());}//3.释放资源outputStream.close();socket.close();}
}

服务端代码

public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建一个服务器ServerSocketServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);//2.调用accept()方法，获取到请求的客户端SocketSocket socket = serverSocket.accept();//3.获取输入流，读取客户端发送的数据InputStreamReader isr = new InputStreamReader(socket.getInputStream());int b;while((b = isr.read()) != -1) {System.out.print((char)b);}//4.关闭流和socketisr.close();socket.close();}
}

2.Demo2 接收和反馈

 客户端代码

public class CilentType {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建客户端socketSocket socket = new Socket("127.0.0.1", 10086);//2.获取输出流OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//3.写数据outputStream.write("我是客户端".getBytes());//在此写一个结束标记socket.shutdownOutput();//4.接收服务端的回复InputStreamReader isr = new InputStreamReader(socket.getInputStream());int b;while ((b = isr.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}//关闭资源outputStream.close();isr.close();socket.close();}
}

服务端代码：

public class ServerType {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建一个服务器ServerSocketServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);//2.监听客户端的连接//没有客户端连接，会阻塞在这里Socket socket = serverSocket.accept();//3.获取输入流InputStream inputStream = socket.getInputStream();//转换为字符流，避免出现中文乱码InputStreamReader isr = new InputStreamReader(inputStream);//4.读数据int b;//细节：//read方法会从连接通道中读取数据//如果客户端没有发送数据，会阻塞在这里//需要一个结束标记，此处循环才会停止。while ((b = isr.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}//5.写回数据String str = "我是服务端";socket.getOutputStream().write(str.getBytes());//关闭流inputStream.close();socket.close();}
}

 注意：

read方法会从连接通道中读取数据
        如果客户端没有发送数据，会阻塞在循环那里
        需要一个结束标记，循环才会停止。

3.Demo3 上传文件

客户端代码

public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10086);BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("files\\xjj.jpg"));BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());byte[] buffer = new byte[1024];int b;while ((b = bis.read(buffer)) != -1) {bos.write(buffer, 0, b);}bos.flush();socket.shutdownOutput();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));String line = br.readLine();System.out.println(line);socket.close();}
}

服务端代码 

public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);Socket socket = serverSocket.accept();BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy\\a.jpg"));int b;byte[] buf = new byte[1024];while ((b = bis.read(buf)) != -1) {bos.write(buf, 0, b);}bos.flush();BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));bw.write("服务端接收到了数据！");bw.newLine();bw.flush();socket.close();serverSocket.close();}
}

 注意注意注意：1.缓冲字节流是需要刷新的  2.流不要随意的关闭，不然就导致socket关闭了

4.Demo4 文件名重复问题

这道代码只需要在上一题的基础上，修改服务端的代码，保存文件的名字用下面的UUID类生成唯一的标识码。 

 

5.Demo5 上传文件多线程版本

使用循环+多线程

服务端代码

public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);while (true) {Socket socket = serverSocket.accept();MyRunnable mr = new MyRunnable(socket);new Thread(mr).start();}}
}

 线程类代码

public class MyRunnable implements Runnable{Socket socket;public MyRunnable(Socket socket) {this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {try {BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());String name = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "")+".jpg";BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy\\"+name));int b;byte[] buf = new byte[1024];while ((b = bis.read(buf)) != -1) {bos.write(buf, 0, b);}bos.flush();BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));bw.write("服务端接收到了数据！");bw.newLine();bw.flush();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);} finally {try {socket.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}

客户端代码（和上面的一样）

public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10086);BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("files\\xjj.jpg"));BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());byte[] buffer = new byte[1024];int b;while ((b = bis.read(buffer)) != -1) {bos.write(buffer, 0, b);}bos.flush();socket.shutdownOutput();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));String line = br.readLine();System.out.println(line);socket.close();}
}

6.Demo6  线程池优化版本

在上一道题的代码的基础上，修改服务端的代码，增加一个线程池管理线程

修改后的服务端的代码

public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建自定义线程池ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3,//核心线程数10,//最大线程数60,//空闲时间TimeUnit.SECONDS,//时间单位new ArrayBlockingQueue<>(2),//阻塞队列Executors.defaultThreadFactory(),//线程工厂new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()//拒绝策略);ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);while (true) {Socket socket = serverSocket.accept();MyRunnable mr = new MyRunnable(socket);threadPoolExecutor.submit(mr);}}
}

7.Demo7 接收浏览器的信息并打印

 

 这道题只需要服务端的代码，然后用浏览器去访问服务端

给个Demo1的服务端代码

public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建一个服务器ServerSocketServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);//2.调用accept()方法，获取到请求的客户端SocketSocket socket = serverSocket.accept();//3.获取输入流，读取客户端发送的数据InputStreamReader isr = new InputStreamReader(socket.getInputStream());int b;while((b = isr.read()) != -1) {System.out.print((char)b);}//4.关闭流和socketisr.close();socket.close();}
}

先运行服务端的代码，再打开浏览器，输入127.0.0.1:10086访问服务端

服务端在控制台输出