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。

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。

//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。

3.4 B/S架构

HTTP协议规定:响应给浏览器的数据格式必须满足如下格式：

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();}}
}