Java中的网络编程—Socket通信

超、凢脫俗 2022-06-13 00:17 315阅读 0赞

**一、网络基础知识**

**两台计算机要想通过网络进行通信，那么他们必须满足ip地址、协议、端口号这三个必然的条件**

1、两台主机必须表明所在的身份和位置，也就是ip地址

2、必须有共同的语言，不然无法交流，也就是我们所说的协议

3、需要有相应的端口号，一台主机可以运行多个应用程序，怎么辨别不同通信的程序，那么就需要端口号来区分

![Center][]

**TCP/IP协议**

TCP/IP是目前世界上应用最为广泛的协议，是以TCP和IP为基础的不同层次上多个协议的集合，也称TCP/IP协议族或TCP/IP协议栈

TCP：Transmission Control Protocol 传输控制协议

IP：Internet Protocol 互联网协议

**TCP/IP模型**

一般来说，会将网络进行分层，常见的会把网络分为五层，叫TCP/IP模型

![Center 1][]

**IP地址**

为实现网络中不同计算机之间的通信，每台机器都必须有一个唯一的标识---IP地址

IP地址格式：数字型，如：192.168.0.1

IPv4：32位的二进制

**   ![Center 2][]**

**端口**

1、用于区分不同应用程序

2、端口号范围为0~65535，其中0~1023为系统所保留

3、IP地址和端口号组成了所谓的Socket,Socket是网络上运行的程序之间双向通信链接的终结点，是TCP和UDP的基础

4、http：80       ftp：21      telnet：23

**二、Java中网络相关API的应用**

**java中的网络支持**

**针对网络通信的不同层次，java提供的网络功能有四大类：**

1、InetAddress：用于标识网络上的硬件资源

2、URL：统一资源定位符，通过url可以直接读写或写入网络上的数据

3、Socket：使用TCP协议实现网络通信的Socket相关的类

4、Datagram：使用UDP协议，将数据保存在数据报中，通过网络进行通信

**InetAddress类**

1、InetAddress类用于标识网络上的硬件资源，表示互联网协议（IP）地址

2、实例如下

输入：

package rmd_intl_app.Test;
    import java.net.InetAddress;
    import java.net.UnknownHostException;
    import java.util.Arrays;
    
    /**
     * @Description: InetAddress类
     */
    public class InetAddressTest {
    	
    	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
    		//获取本机InetAddress类的操作实例
    		InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
    		System.out.println("address计算机名："+address.getHostName());
    		System.out.println("addressIP地址："+address.getHostAddress());
    		
    		byte[] bs = address.getAddress();//获取字节数组形式的ip地址
    		System.out.println("字节数组的形式的IP："+Arrays.toString(bs));
    		System.out.println("直接输出InetAddress对象："+address);
    		
    		//根据计算机名获取InetAddress实例
    		InetAddress address2 = InetAddress.getByName("MS-20160808TVQL");
    		System.out.println("address2获取计算机名："+address2.getHostName());
    		System.out.println("address2IP地址："+address2.getHostAddress());
    		
    		//根据ip地址获取InetAddress实例
    		InetAddress address3 = InetAddress.getByName("192.168.0.235");
    		System.out.println("address3计算机名："+address3.getHostName());
    		System.out.println("address3IP地址："+address3.getHostAddress());
    	}
    
    }

输出：

address计算机名：MS-20160808TVQL
    addressIP地址：192.168.0.235
    字节数组的形式的IP：[-64, -88, 0, -21]
    直接输出InetAddress对象：MS-20160808TVQL/192.168.0.235
    address2获取计算机名：MS-20160808TVQL
    address2IP地址：192.168.0.235
    address3计算机名：MS-20160808TVQL
    address3IP地址：192.168.0.235

**URL**

1、URL（Uniform Resoure Locator）统一资源定位符，表示Internet上某一资源的地址

2、URL由两部分组成，协议名称和资源名称，中间用冒号隔开

3、在java.net包中，提供了URL类来表示URL

4、实例如下

输入：

package rmd_intl_app.Test;
    import java.net.MalformedURLException;
    import java.net.URL;
    /**
     * @Description: url
     */
    public class Urltest {
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			//创建一个url实例
    			URL url = new URL("https://www.taobao.com/");
    			//？后面是参数，#后面是锚点
    			URL u = new URL(url, "index.html?username=taobao#test");
    			System.out.println("协议："+u.getProtocol());
    			System.out.println("主机："+u.getHost());
    			//如果没有指定端口号，则返回默认端口号，此时getPort()返回值为-1
    			System.out.println("端口："+u.getPort());
    			System.out.println("文件路径："+u.getPath());
    			System.out.println("文件名称："+u.getFile());
    			System.out.println("相对路径："+u.getRef());
    			System.out.println("查询字符串："+u.getQuery());
    		} catch (MalformedURLException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }

输出：

协议：https
    主机：www.taobao.com
    端口：-1
    文件路径：/index.html
    文件名称：/index.html?username=taobao
    相对路径：test
    查询字符串：username=taobao

**使用URL读取网页内容**

1、通过urll对象的openStream()方法可以得到指定资源的输入流

2、通过输入流可以读取、访问网络上的数据

3、实例如下

输入：

package rmd_intl_app.Test;
    import java.io.BufferedReader;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    import java.io.InputStreamReader;
    import java.net.URL;
    /**
     * @Description: 使用URL读取网页内容
     */
    public class UrlTest02 {
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			//创建url一个实例
    			URL url = new URL("http://www.baidu.com");
    			//通过url的openStream()方法获取url对象所表示的资源字节输入流
    			InputStream is = url.openStream();
    			//将字节输入流转换为字符输入流
    			InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is,"utf-8");
    			//为字符输入流添加缓冲
    			BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
    			//读取数据
    			String data = br.readLine();
    			//循环获取数据
    			while(data != null){
    				System.out.println(data);//输出数据
    				data = br.readLine();
    			}
    			br.close();
    			isr.close();
    			is.close();
    		} catch (IOException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }

输出：

<!DOCTYPE html>
    <html> <head><meta http-equiv=content-type content=text/html;charset=utf-8><meta http-equiv=X-UA-Compatible content=IE=Edge><meta content=always name=referrer><link rel=stylesheet type=text/css href=http://s1.bdstatic.com/r/www/cache/bdorz/baidu.min.css><title>百度一下，你就知道</title></head> <body link=#0000cc> <div id=wrapper> <div id=head> <div class=head_wrapper> <div class=s_form> <div class=s_form_wrapper> <div id=lg> <img hidefocus=true src=//www.baidu.com/img/bd_logo1.png width=270 height=129> </div> <form id=form name=f action=//www.baidu.com/s class=fm> <input type=hidden name=bdorz_come value=1> <input type=hidden name=ie value=utf-8> <input type=hidden name=f value=8> <input type=hidden name=rsv_bp value=1> <input type=hidden name=rsv_idx value=1> <input type=hidden name=tn value=baidu><span class="bg s_ipt_wr"><input id=kw name=wd class=s_ipt value maxlength=255 autocomplete=off autofocus></span><span class="bg s_btn_wr"><input type=submit id=su value=百度一下 class="bg s_btn"></span> </form> </div> </div> <div id=u1> <a href=http://news.baidu.com name=tj_trnews class=mnav>新闻</a> <a href=http://www.hao123.com name=tj_trhao123 class=mnav>hao123</a> <a href=http://map.baidu.com name=tj_trmap class=mnav>地图</a> <a href=http://v.baidu.com name=tj_trvideo class=mnav>视频</a> <a href=http://tieba.baidu.com name=tj_trtieba class=mnav>贴吧</a> <noscript> <a href=http://www.baidu.com/bdorz/login.gif?login&tpl=mn&u=http%3A%2F%2Fwww.baidu.com%2f%3fbdorz_come%3d1 name=tj_login class=lb>登录</a> </noscript> <script>document.write('<a href="http://www.baidu.com/bdorz/login.gif?login&tpl=mn&u='+ encodeURIComponent(window.location.href+ (window.location.search === "" ? "?" : "&")+ "bdorz_come=1")+ '" name="tj_login" class="lb">登录</a>');</script> <a href=//www.baidu.com/more/ name=tj_briicon class=bri style="display: block;">更多产品</a> </div> </div> </div> <div id=ftCon> <div id=ftConw> <p id=lh> <a href=http://home.baidu.com>关于百度</a> <a href=http://ir.baidu.com>About Baidu</a> </p> <p id=cp>©2017 Baidu <a href=http://www.baidu.com/duty/>使用百度前必读</a>  <a href=http://jianyi.baidu.com/ class=cp-feedback>意见反馈</a> 京ICP证030173号  <img src=//www.baidu.com/img/gs.gif> </p> </div> </div> </div> </body> </html>

**三、通过Socket实现TCP编程**

**Socket通信**

TCP协议是面向连接，可靠的、有序的、以字节流的方式发送数据

基于TCP协议实现网络通信的类：客户端的Socket类和服务器端的ServerSocket类

**Socket通信模型**

三个步骤：建立连接（客户端和服务器端进行建立通信连接）、开始通信（客户端向服务器发送请求，服务器端响应请求，然后返回请求响应）、结束通信（关闭通信和连接请求）

![Center 3][]

**Socket通信实现步骤**

1、创建socket和ServerSocket

2、打开连接到Socket输入/输出流

3、按照协议对Socket进行读/写操作

4、关闭输入/输出流，关闭Socket

**服务器端**

1、创建ServerSocket对象，绑定监听端口

2、通过accept方法监听客户端请求

3、连接建立后，通过输入流读取客户端发送的请求信息

4、通过输出流向客户端发送响应信息

5、关闭相关资源

6、实例如下

package rmd_intl_app.Test;
    import java.io.BufferedReader;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    import java.io.InputStreamReader;
    import java.io.OutputStream;
    import java.io.PrintWriter;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    /**
     * @Description: 服务器端
     */
    public class Server {
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			System.out.println("服务器端已经启动，等待连接...........");
    			//1、创建ServerSocket服务器对象，指定绑定的端口并监听
    			ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
    			Socket socket = serverSocket.accept();//进行监听，等待客户端连接
    			//2、字节输入流
    			InputStream is = socket.getInputStream();
    			InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);//将字节流转换为字符流
    			BufferedReader br = new BufferedReader(isr);//为输入流添加缓冲
    			String info = null;
    			//3、循环读取客户端信息
    			while ((info = br.readLine()) != null) {
    				System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);
    			}
    			socket.shutdownInput();//关闭输入流
    			//4、获取输出流，响应客户端请求
    			OutputStream os = socket.getOutputStream();
    			PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
    			pw.write("我是服务器，非常欢迎你！");
    			pw.flush();
    			//5、关闭资源
    			pw.close();
    			os.close();
    			br.close();
    			isr.close();
    			is.close();
    			socket.close();
    			serverSocket.close();
    		} catch (IOException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }

**客户端**

1、创建Socket对象，指明需要连接的服务器的地址和端口号

2、连接建立后，通过输出流向服务器端发送请求信息

3、通过输入流获取服务器响应的信息

4、关闭相关资源

5、实例如下

package rmd_intl_app.Test;
    
    import java.io.BufferedReader;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    import java.io.InputStreamReader;
    import java.io.OutputStream;
    import java.io.PrintWriter;
    import java.net.Socket;
    import java.net.UnknownHostException;
    
    /**
     * @Description: 客户端
     */
    public class Client {
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			//1、创建socket客户端，指定服务器地址和端口
    			Socket socket = new Socket("192.168.0.235",8080);
    			//2、获取输出流，向服务器发送信息
    			OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流
    			PrintWriter pw = new PrintWriter(os);//将输出流包装为打印流
    			pw.write("hello word");
    			pw.flush();
    			//3、获取输入流，读取服务器端响应的信息
    			InputStream is = socket.getInputStream();//字节输入流
    			BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));//为输入流添加缓冲
    			String info = null;
    			while ((info = br.readLine()) != null) {
    				System.out.println("我是客户端，服务器端说："+info);
    			}
    			socket.shutdownInput();//关闭输出流
    			//4、关闭资源
    			br.close();
    			is.close();
    			pw.close();
    			os.close();
    			socket.close();
    		} catch (UnknownHostException e) {
    			e.printStackTrace();
    		} catch (IOException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }

**多线程下的通信**

应用多线程来实现服务器与多客户端之间的通信

**   基本步骤：**

1、服务器端创建ServerSocket，循环调用accept()等待客户端连接

2、客户端创建一个socket并请求和服务器端连接

3、服务器端接受客户端请求，创建socket与该客户端建立专线连接

4、建立两个连接的socket在一个单独的线程上对话

5、服务器端继续等待新的连接

实例如下：

1、服务器线程处理类

package rmd_intl_app.Test;
    import java.io.BufferedReader;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    import java.io.InputStreamReader;
    import java.io.OutputStream;
    import java.io.PrintWriter;
    import java.net.Socket;
    /**
     * @Description: 服务器线程处理类
     */
    public class ServerThread extends Thread{
    	//和本线程相关的socket
    	Socket socket = null;
    
    	public ServerThread(Socket socket){
    		this.socket = socket;
    	}
    	
    	//线程执行的操作，响应客户端的请求
    	public void run(){
    		InputStream is = null;
    		InputStreamReader isr = null;
    		BufferedReader br = null;
    		OutputStream os = null;
    		PrintWriter  pw = null;
    		try {
    			is = socket.getInputStream();
    			//将字节流转换为字符流
    			isr = new InputStreamReader(is);
    			//为输入流添加缓冲
    			br = new BufferedReader(isr);
    			String info = null;
    			//3、循环读取客户端信息
    			while ((info = br.readLine()) != null) {
    				System.out.println("我是服务器，客户端说：" + info);
    			}
    			socket.shutdownInput();//关闭输入流
    			//获取输出流，响应客户端请求
    			os = socket.getOutputStream();
    			pw = new PrintWriter(os);
    			pw.write("我是服务器，非常欢迎你！");
    			pw.flush();
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    		}finally{
    			try {
    				if(pw != null){
    					pw.close();
    				}
    				if(pw != null){
    					os.close();
    				}
    				if(pw != null){
    					br.close();
    				}
    				if(pw != null){
    					isr.close();
    				}
    				if(pw != null){
    					is.close();
    				}
    			} catch (IOException e) {
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    	}
    }

2、服务器端

package rmd_intl_app.Test;
    import java.io.IOException;
    import java.net.InetAddress;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    /**
     * @Description: 服务器端
     */
    public class Server {
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			//创建ServerSocket服务器对象，指定绑定的端口并监听
    			ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
    			System.out.println("服务端已经启动，等待客户端连接.....");
    			Socket socket = null;
    			//记录客户端的数量
    			int count = 0;
    			while(true){
    				//进行监听，等待客户端连接
    				socket = serverSocket.accept();
    				//创建一个新线程
    				ServerThread thread = new ServerThread(socket);
    				//启动线程
    				thread.run();
    				count++;//统计客户端的数量
    				System.out.println("客户端的数量为："+count);
    				InetAddress address = socket.getInetAddress();
    				System.out.println("客户端IP为："+address.getHostAddress());
    			}
    		} catch (IOException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }

3、客户端

package rmd_intl_app.Test;
    import java.io.BufferedReader;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    import java.io.InputStreamReader;
    import java.io.OutputStream;
    import java.io.PrintWriter;
    import java.net.Socket;
    import java.net.UnknownHostException;
    /**
     * @Description: 客户端
     */
    public class Client {
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			//1、创建socket客户端，指定服务器地址和端口
    			Socket socket = new Socket("192.168.0.235",8080);
    			//2、获取输出流，向服务器发送信息
    			OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流
    			PrintWriter pw = new PrintWriter(os);//将输出流包装为打印流
    			pw.write("hello word");
    			pw.flush();
    			//3、获取输入流，读取服务器端响应的信息
    			InputStream is = socket.getInputStream();//字节输入流
    			BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));//为输入流添加缓冲
    			String info = null;
    			while ((info = br.readLine()) != null) {
    				System.out.println("我是客户端，服务器端说："+info);
    			}
    			socket.shutdownInput();//关闭输出流
    			//4、关闭资源
    			br.close();
    			is.close();
    			pw.close();
    			os.close();
    			socket.close();
    		} catch (UnknownHostException e) {
    			e.printStackTrace();
    		} catch (IOException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }

注意事项：

1、资源必须释放，关闭资源的代码可写的严谨点，且倒序以此关闭

2、服务器端优先启动

3、多线程下客户端可以多次启动，体验多线程效果

**四、通过Socket实现UDP编程**

**UDP编程**

UDP协议（用户数据报协议）是无连接、不可靠、无序的，相对来说传输速度比较快

UDP协议以数据报作为数据传输的载体。就是进行数据传输时，首先需要将要传输的数据定义成数据报（Datagram），在数据报中指明数据所要达到的Socket（主机地址和端口号），然后在将数据报发送过去

操作相关类：

DatagramPacket：表示数据报包

DatagramSocket：进行端到端通信的类

**UDP通信模型**

**服务器端实现步骤**

1、创建DatagramSocket，指定端口号

2、创建DatagramPacket

3、接受客户端发送的数据信息

4、读取数据

5、实例如下

package rmd_intl_app.Test;
    import java.io.IOException;
    import java.net.DatagramPacket;
    import java.net.DatagramSocket;
    import java.net.InetAddress;
    /**
     * @Description: 服务器端
     */
    public class UDPServer {
    	public static void main(String[] args) throws IOException {
    		/**
    		 * 服务器端接受数据
    		 */
    		//1、创建服务器DatagramSocket，指定端口
    		DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8080);
    		//2、创建数据报，用于接受客户端发送来的数据
    		byte[] b = new byte[2014];//创建字节数组，指定接受数据包的大小
    		DatagramPacket packet = new DatagramPacket(b, b.length);
    		//3、接受客户端发送来的数据
    		System.out.println("服务器已经启动，等待连接.....");
    		socket.receive(packet);//此方法在接受数据之前会一直堵塞
    		//4、读取数据
    		String info = new String(b,0,packet.getLength());
    		System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);
    		
    		/**
    		 * 服务器端响应数据
    		 */
    		//1、定义服务器的地址，端口号，数据
    		InetAddress address = packet.getAddress();
    		int port = packet.getPort();
    		byte[] by = "欢迎您！".getBytes();
    		//2、创建数据报，包含响应的数据信息
    		DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(by, by.length, address, port);
    		//3、响应客户端
    		socket.send(packet2);
    		//4、关闭资源
    		socket.close();
    	}
    }

**客户端实现步骤**

1、定义发送信息

2、创建DatagramPacket，包含将要发送的信息

3、创建DatagramSocket

4、实例如下

package rmd_intl_app.Test;
    import java.io.IOException;
    import java.net.DatagramPacket;
    import java.net.DatagramSocket;
    import java.net.InetAddress;
    /**
     * @Description: 客户端
     * @author lc
     * @date 2017年6月24日
     */
    public class UDPClient {
    	public static void main(String[] args) throws IOException {
    		/**
    		 * 向服务器端发送数据
    		 */
    		//1、定义服务器的地址，端口号，数据
    		InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.0.235");
    		int port = 8080;
    		byte[] data = "您好，我是客户端".getBytes();
    		//2、创建数据报，包含发送的数据信息
    		DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address,port);
    		//3、创建DatagramSocket对象
    		DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
    		//4、向服务器端发送数据报
    		socket.send(packet);
    		
    		/**
    		 * 接受服务器端响应的数据
    		 */
    		//1、创建数据报，用于接受服务器端响应的数据
    		byte[] b = new byte[1024];
    		DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(b,b.length);
    		//2、接受服务器端响应的数据
    		socket.receive(packet2);
    		//3、读取数据
    		String info = new String(b,0,packet2.getLength());
    		System.out.println("我是客户端，服务器说："+info);
    		//4、关闭资源
    		socket.close();
    	}
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（以上是个人学习笔记，不对之处望指正）

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