第十四章：Java_网络编程

一时失言乱红尘 2022-09-28 13:30 219阅读 0赞

**网络编程概述：**

> Java是 Internet 上的语言，它从语言级上提供了对网络应用程序的支持，程序员能够很容易开发常见的网络应用程序。
> 
> Java提供的网络类库，可以实现无痛的网络连接，联网的底层细节被隐藏在 Java 的本机安装系统里，由 JVM 进行控制。并且 Java 实现了一个跨平台的网络库，程序员面对的是一个统一的网络编程环境。

# 1.要想实现网络传输，需要考虑的问题有哪些？ #

1.1 如何才能准确的定位网络上的一台主机？  
1.2 如何才能进行可靠的、高效的数据传输？

# 2.Java如何实现的网络通信 #

*  2.1使用IP地址—定位一台主机 使用端口号—定位一个应用 ===>InetAddress类
    
    > ①如何创建一个InetAddress的对象？getByName(“”); 比如：InetAddress inet = InetAddress.getByName(“192.168.10.165”);  
    > ②如何获取本机的一个InetAddress的对象？getLocalHost()  
    > ③域名：getHostName() ip:getHostAddress()
 *  2.2对应有协议

![这里写图片描述][SouthEast]

**通讯要素1：IP 和 端口号**  
IP 地址：InetAddress

> 唯一的标识 Internet 上的计算机  
> 本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1 主机名(hostName)：localhost  
> 不易记忆

端口号标识正在计算机上运行的进程（程序）

> 不同的进程有不同的端口号  
> 被规定为一个 16 位的整数 0~65535。其中，0~1023被预先定义的服务通信占用（如MySql占用端口3306，http占用端口80等）。除非我们需要访问这些特定服务，否则，就应该使用 1024~65535 这些端口中的某一个进行通信，以免发生端口冲突。

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字。

**通讯要素2：网络通信协议**  
网络通信协议

> 计算机网络中实现通信必须有一些约定，即通信协议，对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等制定标准。

通信协议分层的思想

> 由于结点之间联系很复杂，在制定协议时，把复杂成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来。最常用的复合方式是层次方式，即同层间可以通信、上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系。各层互不影响，利于系统的开发和扩展。

**TCP/IP协议簇**

>  *  传输层协议中有两个非常重要的协议：  
>     传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)  
>     用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)。
>  *  TCP/IP 以其两个主要协议：传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP)而得名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议。
>  *  IP(Internet Protocol)协议是网络层的主要协议，支持网间互连的数据通信。
>  *  TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即物理链路层、IP层、传输层和应用层。

**TCP和UDP**

>  *  **TCP协议：**  
>     使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道  
>     传输前，采用“三次握手”方式，是可靠的  
>     TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端  
>     在连接中可进行大数据量的传输  
>     传输完毕，需释放已建立的连接，效率低
>  *  **UDP协议：**  
>     将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接  
>     每个数据报的大小限制在64K内  
>     因无需连接，故是不可靠的  
>     发送数据结束时无需释放资源，速度快

# TCP的编程：　　Socket ServerSocket #

例子：  
1.客户端发送内容给服务端，服务端将内容打印到控制台上。

//TCP编程例一：客户端给服务端发送信息。服务端输出此信息到控制台上
    //网络编程实际上就是Socket的编程
    public class TestTCP1 { 
    
        // 客户端
        @Test
        public void client() {
            Socket socket = null;
            OutputStream os = null;
            try {
                // 1.创建一个Socket的对象，通过构造器指明服务端的IP地址，以及其接收程序的端口号
                socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);
                // 2.getOutputStream()：发送数据，方法返回OutputStream的对象
                os = socket.getOutputStream();
                // 3.具体的输出过程
                os.write("我是客户端，请多关照".getBytes());
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            } finally {
                // 4.关闭相应的流和Socket对象
                if (os != null) {
                    try {
                        os.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
                if (socket != null) {
                    try {
                        socket.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
            }
    
        }
    
        // 服务端
        @Test
        public void server() {
            ServerSocket ss = null;
            Socket s = null;
            InputStream is = null;
            try {
                // 1.创建一个ServerSocket的对象，通过构造器指明自身的端口号
                ss = new ServerSocket(9090);
                // 2.调用其accept()方法，返回一个Socket的对象
                s = ss.accept();
                // 3.调用Socket对象的getInputStream()获取一个从客户端发送过来的输入流
                is = s.getInputStream();
                // 4.对获取的输入流进行的操作
                byte[] b = new byte[20];
                int len;
                while ((len = is.read(b)) != -1) {
                    String str = new String(b, 0, len);
                    System.out.print(str);
                }
                System.out.println("收到来自于" + s.getInetAddress().getHostAddress()
                        + "的连接");
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            } finally {
                // 5.关闭相应的流以及Socket、ServerSocket的对象
                if (is != null) {
                    try {
                        is.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
                if (s != null) {
                    try {
                        s.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
                if (ss != null) {
                    try {
                        ss.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
            }
        }
    }

2.客户端发送内容给服务端，服务端给予反馈。

//TCP编程例二：客户端给服务端发送信息，服务端将信息打印到控制台上，同时发送“已收到信息”给客户端
    public class TestTCP2 { 
        //客户端
        @Test
        public void client(){
            Socket socket = null;
            OutputStream os = null;
            InputStream is = null;
            try {
                socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),8989);
                os = socket.getOutputStream();
                os.write("我是客户端".getBytes());
                //shutdownOutput():执行此方法，显式的告诉服务端发送完毕！
                socket.shutdownOutput();
                is = socket.getInputStream();
                byte[] b = new byte[20];
                int len;
                while((len = is.read(b)) != -1){
                    String str = new String(b,0,len);
                    System.out.print(str);
                }
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }finally{
                if(is != null){
                    try {
                        is.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
                if(os != null){
                    try {
                        os.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
                if(socket != null){
                    try {
                        socket.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
            }
    
    
        }
        //服务端
        @Test
        public void server(){
            ServerSocket ss = null;
            Socket s = null;
            InputStream is = null;
            OutputStream os = null;
            try {
                ss = new ServerSocket(8989);
                s = ss.accept();
                is = s.getInputStream();
                byte[] b = new byte[20];
                int len;
                while((len = is.read(b)) != -1){
                    String str = new String(b,0,len);
                    System.out.print(str);
                }
                os = s.getOutputStream();
                os.write("我已收到你的情意".getBytes());
    
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }finally{
                if(os != null){
                    try {
                        os.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
                if(is != null){
                    try {
                        is.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
                if(s != null){
                    try {
                        s.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
                if(ss != null){
                    try {
                        ss.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
            }
    
        }
    }

3.从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地。并返回“发送成功”给客户端。并关闭相应的连接。

//TCP编程例三：从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地。并返回“发送成功”给客户端。并关闭相应的连接。
    //如下的程序，处理异常时，要使用try-catch-finally!!本例仅为了书写方便~
    public class TestTCP3 { 
        @Test
        public void client()throws Exception{
            //1.创建Socket的对象
            Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9898);
            //2.从本地获取一个文件发送给服务端
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("1.jpg"));
            byte[] b = new byte[1024];
            int len;
            while((len = fis.read(b)) != -1){
                os.write(b,0,len);
            }
            socket.shutdownOutput();
            //3.接收来自于服务端的信息
            InputStream is = socket.getInputStream();
            byte[] b1 = new byte[1024];
            int len1;
            while((len1 = is.read(b1)) != -1){
                String str = new String(b1,0,len1);
                System.out.print(str);
            }
            //4.关闭相应的流和Socket对象
            is.close();
            os.close();
            fis.close();
            socket.close();
        }
        @Test
        public void server() throws Exception{
            //1.创建一个ServerSocket的对象
            ServerSocket ss = new ServerSocket(9898);
            //2.调用其accept()方法，返回一个Socket的对象
            Socket s = ss.accept();
            //3.将从客户端发送来的信息保存到本地
            InputStream is = s.getInputStream();
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("3.jpg"));
            byte[] b = new byte[1024];
            int len;
            while((len = is.read(b)) != -1){
                fos.write(b, 0, len);
            }
            System.out.println("收到来自于" + s.getInetAddress().getHostAddress() + "的文件");
            //4.发送"接收成功"的信息反馈给客户端
            OutputStream os = s.getOutputStream();
            os.write("你发送的图片我已接收成功！".getBytes());
            //5.关闭相应的流和Socket及ServerSocket的对象
            os.close();
            fos.close();
            is.close();
            s.close();
            ss.close();
        }
    }

# UDP的编程： DatagramSocket DatagramPacket #

//UDP编程的实现
    public class TestUDP { 
    
        // 发送端
        @Test
        public void send() {
            DatagramSocket ds = null;
            try {
                ds = new DatagramSocket();
                byte[] b = "你好，我是要发送的数据".getBytes();
                //创建一个数据报：每一个数据报不能大于64k，都记录着数据信息，发送端的IP、端口号,以及要发送到
                //的接收端的IP、端口号。
                DatagramPacket pack = new DatagramPacket(b, 0, b.length,
                        InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);
    
                ds.send(pack);
            }catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }finally{
                if(ds != null){
                    ds.close();
    
                }
            }
    
        }
    
        // 接收端
        @Test
        public void rceive() {
            DatagramSocket ds = null;
            try {
                ds = new DatagramSocket(9090);
                byte[] b = new byte[1024];
                DatagramPacket pack = new DatagramPacket(b, 0, b.length);
                ds.receive(pack);
    
                String str = new String(pack.getData(), 0, pack.getLength());
                System.out.println(str);
            }catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }finally{
                if(ds != null){
                    ds.close();
    
                }
            }
        }
    }

# URL的编程：统一资源定位符一个URL的对象，对应着互联网上一个资源。 #

我们可以通过URL的对象调用其相应的方法，将此资源读取（“下载”）

//URL:统一资源定位符，一个URL的对象，对应着互联网上一个资源。
    //我们可以通过URL的对象调用其相应的方法，将此资源读取（“下载”）
    public class TestURL { 
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            //1.创建一个URL的对象
            URL url = new URL("http://127.0.0.1:8080/examples/HelloWorld.txt?a=b");//File file = new File("文件的路径");
            /* * public String getProtocol( ) 获取该URL的协议名 public String getHost( ) 获取该URL的主机名 public String getPort( ) 获取该URL的端口号 public String getPath( ) 获取该URL的文件路径 public String getFile( ) 获取该URL的文件名 public String getRef( ) 获取该URL在文件中的相对位置 public String getQuery( ) 获取该URL的查询名 */
    // System.out.println(url.getProtocol());
    // System.out.println(url.getHost());
    // System.out.println(url.getPort());
    // System.out.println(url.getFile());
    // System.out.println(url.getRef());
    // System.out.println(url.getQuery());
            //如何将服务端的资源读取进来:openStream()
            InputStream is = url.openStream();
            byte[] b = new byte[20];
            int len;
            while((len = is.read(b)) != -1){
                String str = new String(b,0,len);
                System.out.print(str);
            }
            is.close();
            //如果既有数据的输入，又有数据的输出，则考虑使用URLConnection
            URLConnection urlConn = url.openConnection();
            InputStream is1 = urlConn.getInputStream();
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("abc.txt"));
            byte[] b1 = new byte[20];
            int len1;
            while((len1 = is1.read(b1)) != -1){
                fos.write(b1, 0, len1);
            }
            fos.close();
            is1.close();
        }
    }

# 小结 #

*  位于网络中的计算机具有唯一的IP地址，这样不同的主机可以互相区分。
 *  客户端－服务器是一种最常见的网络应用程序模型。服务器是一个为其客户端提供某种特定服务的硬件或软件。客户机是一个用户应用程序，用于访问某台服务器提供的服务。端口号是对一个服务的访问场所，它用于区分同一物理计算机上的多个服务。套接字用于连接客户端和服务器，客户端和服务器之间的每个通信会话使用一个不同的套接字。TCP协议用于实现面向连接的会话。
 *  Java 中有关网络方面的功能都定义在 java.net 程序包中。Java 用 InetAddress 对象表示 IP 地址，该对象里有两个字段：主机名(String) 和 IP 地址(int)。
 *  Java 中有关网络方面的功能都定义在 java.net 程序包中。Java 用 InetAddress 对象表示 IP 地址，该对象里有两个字段：主机名(String) 和 IP 地址(int)。
 *  类 URL 和 URLConnection 提供了最高级网络应用。URL 的网络资源的位置来同一表示 Internet 上各种网络资源。通过URL对象可以创建当前应用程序和 URL 表示的网络资源之间的连接，这样当前程序就可以读取网络资源数据，或者把自己的数据传送到网络上去。

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