JavaSE-网络编程

第一章：网络编程基础

1.1-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。

两种架构各有优势，但是无论哪种架构，都离不开网络的支持。网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。

1.2-网络通信协议

? 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。

1.3-协议分类

? 通信的协议还是比较复杂的， java.net 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节。我们可以直接使用这些类和接口，来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。

• 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。
    1. 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。
    2. 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。
       
    3. 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。整个交互过程如下图所示。
       
  • 完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如下载文件、浏览网页等。

• UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP协议是一个面向无连接的协议。传输数据时，不需

  要建立连接，不管对方端服务是否启动，直接将数据、数据源和目的地都封装在数据包中，直接发送。每个

  数据包的大小限制在64k以内。它是不可靠协议，因为无连接，所以传输速度快，但是容易丢失数据。日常应

  用中,例如视频会议、QQ聊天等。

1.4-网络编程三要素

1. 协议：计算机网络通信必须遵守的规则，已经介绍过了，不再赘述。

2. IP地址：

   • 什么是IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。

   • IP地址分类：

   • IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成 a.b.c.d 的形式，例如 192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。

   • IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。有资料显示，全球IPv4地址在2011年2月分配完毕。 为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进 制数，表示成 ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789 ，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

   • 常用命令：

     • 查看本机IP地址，在控制台输入： ipconfig

     • 检查网络是否连通，在控制台输入：

       ping 空格 IP地址
       ping 220.181.57.216
       【特殊的IP地址】
       本机IP地址： 127.0.0.1 、 localhost 。

3. 端口号：

   ? 网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢？

   ? 如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）了。

   ? 端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是0-65535。其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。

   ? 利用 协议 + IP地址 + 端口号 三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。

第二章：TCP通信程序

2.1-TCP通信程序介绍

? 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）。

• 两端通信步骤
  1. 服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
  2. 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
  1. 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。
  2. 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。

2.2-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。

  • 回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址（Loopback Address），主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，立即返回，不进行任何网络传输。

  • 代码

    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。

2.3-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。

  • 代码

    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。

2.4-简单的TCP网络程序

• TCP通信分析图解

  1. 【服务端】启动,创建ServerSocket对象，等待连接。
  2. 【客户端】启动,创建Socket对象，请求连接。
  3. 【服务端】接收连接,调用accept方法，并返回一个Socket对象。
  4. 【客户端】Socket对象，获取OutputStream，向服务端写出数据。

  5. 【服务端】Scoket对象，获取InputStream，读取客户端发送的数据。
     

  6. 【服务端】Socket对象，获取OutputStream，向客户端回写数据。
  7. 【客户端】Scoket对象，获取InputStream，解析回写数据。

  8. 【客户端】释放资源，断开连接。

• 客户端向服务器发送数据

  • 服务端代码

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("启动服务端...");
        // 1. 创建ServerSocket对象
        ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
        // 2. 接收客户端的socket对象
        Socket socket = server.accept();
        // 3. 创建字节输入流对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        // 4. 读取数据
        int len = 0;
        byte[]bts = new byte[1024];
        len = is.read(bts);
        System.out.println(new String(bts,0,len));
        // 关闭网络流
        is.close();
        // 关闭socket
        socket.close();
    
      }

  • 客户端代码

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("启动客户端");
        // 1. 创建Socket对象
        Socket sk = new Socket("127.0.0.1",6666);
        // 2. 创建字节网络流输出对象
        OutputStream os = sk.getOutputStream();
        // 3. 输出内容
        os.write("你好哈，服务端大大".getBytes());
        // 关闭网络流
        os.close();
        // 关闭socket
        sk.close();
      }

• 服务器向客户端回写数据

• 服务端代码

  public static void main(String[] args) throws IOException {
      System.out.println("启动服务端...");
      // 1. 创建ServerSocket对象
      ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
      // 2. 接收客户端的socket对象
      Socket socket = server.accept();
      // 3. 创建字节输入流对象
      InputStream is = socket.getInputStream();
      // 4. 读取数据
      int len = 0;
      byte[]bts = new byte[1024];
      len = is.read(bts);
      System.out.println(new String(bts,0,len));
      // 【-------服务端回写数据--------】
      // 1. 创建输出网络流
      OutputStream os = socket.getOutputStream();
      // 2. 写入内容
      os.write("我很好，谢谢，思密达".getBytes());
      // 关闭socket
      socket.close();
      server.close();
  
    }

• 客户端代码

  public static void main(String[] args) throws IOException {
      System.out.println("启动客户端");
      // 1. 创建Socket对象
      Socket sk = new Socket("127.0.0.1",6666);
      // 2. 创建字节网络流输出对象
      OutputStream os = sk.getOutputStream();
      // 3. 输出内容
      os.write("你好哈，服务端大大".getBytes());
      // 【解析服务端的回应】
      // 1. 创建输入网络流
      InputStream is = sk.getInputStream();
      // 2. 读取数据
      int len = 0;
      byte[]bs = new byte[1024];
      len = is.read(bs);
      System.out.println(new String(bs,0,len));
      // 关闭socket
      sk.close();
    }

第三章：文件上传

3.1-文件上传分析图

3.2-基本实现

• 服务端代码

    public static void main(String[] args) throws IOException {
      System.out.println("启动服务端...");
      // 1. 创建SeverSocket对象，用来处理客户端请求
      ServerSocket sever = new ServerSocket(6666);
      // 2. 获取socket对象，用来处理请求
      Socket socket = sever.accept();
      // 3. 创建本地输入流对象，用来读取客户端发送的数据
      BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
      // 4. 创建本地输出流对象，把客户端上传的文件写入本地
      String fileName = System.currentTimeMillis() + "" + (new Random().nextInt(99999)) + ".jpg";
      File file = new File("d:\\upload");
      if(!file.exists()){
        file.mkdirs();
      }
      BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file +"\\"+ fileName));
      // 5. 循环读取客户端数据
      int len = 0;
      byte[]bts = new byte[1024];
      while((len=bis.read(bts))!=-1){
        bos.write(bts,0,len);
      }
      // 关闭资源
      bis.close();
      bos.close();
      socket.close();
      sever.close();
  
    }

• 客户端代码

    public static void main(String[] args) throws IOException {
      System.out.println("启动客户端...");
      // 1. 创建Socket对象，连接服务端
      Socket socket = new Socket("127.0.0.1",6666);
      // 2. 创建本地输入流对象，读取本地文件
      BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Bruce\\Desktop\\logo\\logo01.png"));
      // 3. 创建网络输出流对象，向服务端传送数据
      BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
      // 4. 定义字节数组，设置每次读取的字节
      int len = 0;
      byte[]bts = new byte[1024];
      // 5. 循环读取本地文件数据，并向服务端输出
      while ((len=bis.read(bts))!=-1){
        bos.write(bts,0,len);
      }
      System.out.println("客户端：文件上传完毕！");
      // 关闭资源
      bis.close();
      bos.close();
      socket.close();
    }

3.3-优化分析

1. 循环接收问题

   • 问题：服务端，指保存一个文件就关闭了，之后的用户无法再上传，这是不符合实际的，使用循环改进，可以不断 的接收不同用户的文件

   • 代码：

     while（true）{
        Socket accept = serverSocket.accept();
        ......
     }
     

2. 效率问题

   • 问题：服务端，在接收大文件时，可能耗费几秒钟的时间，此时不能接收其他用户上传，所以，使用多线程技术优 化

   • 代码：

     while（true）{
         Socket accept = serverSocket.accept();
         // accept 交给子线程处理.
         new Thread(() ‐> {
             ......
             InputStream bis = accept.getInputStream();
             ......
         }).start();
     }

3. 代码

   public static void main(String[] args) throws IOException {
       System.out.println("启动服务端...");
       // 1. 创建SeverSocket对象，用来处理客户端请求
       ServerSocket sever = new ServerSocket(6666);
       while (true){
         new Thread(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
             try {
               // 2. 获取socket对象，用来处理请求
               Socket socket = sever.accept();
               // 3. 创建本地输入流对象，用来读取客户端发送的数据
               BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
               // 4. 创建本地输出流对象，把客户端上传的文件写入本地
               String fileName = System.currentTimeMillis() + "" + (new Random().nextInt(99999)) + ".jpg";
               File file = new File("d:\\upload");
               if(!file.exists()){
                 file.mkdirs();
               }
               BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file +"\\"+ fileName));
               // 5. 循环读取客户端数据
               int len = 0;
               byte[]bts = new byte[1024];
               while((len=bis.read(bts))!=-1){
                 bos.write(bts,0,len);
               }
               // 关闭资源
               bis.close();
               bos.close();
               socket.close();
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":已经保存到本地！");
             }catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
             }
           }
         }).start();
       }
   
     }

3.4-回写实现

• 图解

• 代码

  • 服务端

      public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("启动服务端...");
        // 1. 创建SeverSocket对象，用来处理客户端请求
        ServerSocket sever = new ServerSocket(6666);
        while (true){
          new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
              try {
                // 2. 获取socket对象，用来处理请求
                Socket socket = sever.accept();
                // 3. 创建本地输入流对象，用来读取客户端发送的数据
                BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
                // 4. 创建本地输出流对象，把客户端上传的文件写入本地
                String fileName = System.currentTimeMillis() + "" + (new Random().nextInt(99999)) + ".jpg";
                File file = new File("d:\\upload");
                if(!file.exists()){
                  file.mkdirs();
                }
                BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file +"\\"+ fileName));
                // 5. 循环读取客户端数据
                int len = 0;
                byte[]bts = new byte[1024];
                while((len=bis.read(bts))!=-1){
                  bos.write(bts,0,len);
                }
                // 回写客户端----------------
                OutputStream os = socket.getOutputStream();
                os.write("服务器端：已经保存在服务端本地".getBytes());
                // 关闭资源
                bis.close();
                bos.close();
                os.close();
                socket.close();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":已经保存到本地！");
              }catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
              }
            }
          }).start();
        }
    
      }

  • 客户端

      public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("启动客户端...");
        // 1. 创建Socket对象，连接服务端
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",6666);
        // 2. 创建本地输入流对象，读取本地文件
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Bruce\\Desktop\\logo\\logo01.png"));
        // 3. 创建网络输出流对象，向服务端传送数据
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        // 4. 定义字节数组，设置每次读取的字节
        int len = 0;
        byte[]bts = new byte[1024];
        // 5. 循环读取本地文件数据，并向服务端输出
        while ((len=bis.read(bts))!=-1){
          bos.write(bts,0,len);
        }
        bos.flush();
        // 关闭输出流,通知服务端,写出数据完毕
        socket.shutdownOutput();
        System.out.println("客户端：文件上传完毕！");
        // 接收服务返回的信息
        InputStream is = socket.getInputStream();
        while ((len=is.read(bts))!=-1){
          System.out.print(new String(bts,0,len));
        }
        // 关闭资源
        is.close();
        bis.close();
        socket.close();
      }

第四章：模拟B/S服务器

• 项目中有一个web项目，我们写服务端代码，然后通过浏览器输入地址127.0.0.1:8888/web/index.html

  访问网页。

  

• 代码：

  public class WebSever {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      // 创建ServerSocket对象
     ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
     while (true){
       new Thread(new Runnable() {
         @Override
         public void run() {
          try{
            // 获取socket对象
            Socket socket = server.accept();
            // 读取接收的内容
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String line = reader.readLine(); // GET /web/index.html HTTP/1.1
            String path = line.split(" ")[1].substring(1);
            // 创建本地字节输入流
            FileInputStream fis = new FileInputStream("day09_Socket\\" +path);
            // 创建网络输出流
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            // 写入HTTP协议响应头,固定写法
            os.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
            os.write("Content‐Type:text/html\r\n".getBytes());
            // 必须要写入空行,否则浏览器不解析
            os.write("\r\n".getBytes());
            int len = 0;
            byte[]bts = new byte[1024];
  
            while((len=fis.read(bts))!=-1){
              os.write(bts,0,len);
            }
            // 关闭资源
            os.close();
            fis.close();
            reader.close();
            socket.close();
          } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
          }
         }
       }).start();
     }
    }
  }

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原文：https://www.cnblogs.com/lpl666/p/12012820.html