目录
- 1、网络编程的基本概念
- 2、IP地址及端口号
- 3、通信协议
- 4、TCP通信代码实践
- 4.1消息传递
- 4.2文件上传
- 5、UDP通信代码实践
- 5.1 UDP实现消息发送
- 5.2 使用UDP循环发送和接收消息
- 5.3使用UDP实现聊天
1、网络编程的基本概念
引例
在学习网络编程之前，我们先看这样一个例子。一般处于我们这个年龄段的同学，大都经历过写信/寄信的经历，在写信的时候，我们一般都需要明确发送的地址、联系人信息以及所在地区的邮编，邮递员可以根据这上面的信息找到接收信件的人，接收人在阅读过信件的内容后可以以同样的方式回信，这样就使得身处异地的朋友间可以进行通信。
在这种情况下，身处异地的朋友如果要进行通信，必须同时满足以下条件
1.接收人的所在地区及详细的住址
2.需要有快递员接收并发送
慢慢的，随着科技的发展，我们有手机通信、QQ聊天和微信聊天等多种通信方式，采用这些方式我们可以更便捷的进行通信，但是无论是那种方式，通信过程中总是需要这样两个元素：地址及传输过程。
在网络通信中，这两个元素可以使用更专业的名词来代替：
1、IP地址和端口号
IP地址可以帮助我们找到通信的接收方，端口号则可以帮助我们找到计算机中的具体应用，如QQ、微信等
2、传输协议
协议是为了帮助我们更好的进行传输，如TCP、UDP、FTP、SMTP和HTTP协议等
2、IP地址及端口号
IP地址是互联网协议地址，它是一种统一的地址格式，互联网中的每一台主机都会有一个逻辑地址。在计算机网络中，localhost（意为“本地主机”，指“这台计算机”）是给回的一个标准主机名，相对应的IP地址为127.0.0.1
通过IP地址，我们就可以连接到指定的计算机了，但是如果要访问目标计算机中的某个应用程序，还需要知道端口号。在计算中，不同的应用程序就是通过端口号来进行区分的。
在网络编程中，可以使用InetAddress进行主机名解析和反向解析，即给定确定的主机名，返回确定的IP地址；给定IP地址，返回主机名
localhost解析为127.0.0.1
127.0.0.1反向解析为localhost
NOTE：不同协议的端口是可以重复的，如UDP和TCP
端口的查询操作
netstat -ano #查看所有的端口
netstat -ano | findstr "XXX" # 查看指定的端口
3、通信协议
IP地址及端口号解决了通信过程中的地址问题，但是在计算机中，我们还要解决如何通信问题，所谓通信就是计算机间如何交流，而通信协议就是将计算机双方遵循的一种规则和约定(如同普通话、英语)，它可以通过通信信道将处于不同地理位置的设备连接起来，能够实现信息的交换和资源共享。
在计算机网络中，常用的协议就是TCP/IP,它是协议簇，由多个子协议组成了，如我们常见的TCP、IP、UDP、ARP等，我们主要讲解网络编程中常用的TCP、UDP和IP
- TCP
TCP协议是一种传输协议，面向连接、可靠的、基于字节流的传输层通信协议
- UDP
UDP是一种无连接的传输协议，无需建立连接就可以发送数据包
- IP
IP协议整个TCP/IP协议族的核心，对上可载送传输层各种协议的信息，例如TCP、UDP等；对下可将IP信息包放到链路层，通过以太网等各种技术来传送。
TCP和UDP对比
TCP可以类比于打电话，它具有以下特点
- 在数据传输前，需要建立连接(三次握手)，所以连接稳定可靠
- 有客户端、服务端的概念，客户端发送，服务端接收
- 传输完成后，会释放连接(四次挥手)
UDP可以类比于发短信，它具有以下特点
- 数据传输前，不需要建立连接，所以不可靠，不稳定
- 客户端和服务端没有明确界限，客户端和服务端都可以进行收/发
- 不需要建立连接，所以速度较快
4、TCP通信代码实践
TCP网络编程需要以下Java类
InetAddress:表示IP协议的地址，可以解析IP地址和主机名
Socket:实现客户端的套接字，建立连接，套接字就是两台机器间通讯的端点
ServerSocket:实现服务端的套接字
4.1消息传递
客户端
1.拿到服务端的地址及端口，InetAddress
2.建立Socket连接
3.发送消息
public class TcpClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket socket=null;
OutputStream os=null;
try {
//1、得到服务端的地址,端口号
InetAddress inetAddress=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port=9898;
//2、建立Socket连接
socket=new Socket(inetAddress,port);
//3、发送消息
os=socket.getOutputStream();
os.write("hello,Simon".getBytes());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
//关闭资源
os.close();
socket.close();
}
}
}
服务端
1.用ServerSocket设置自己的端口号
2.等待连接，Socket
2.1:可以等待一次连接，接收到消息后关闭
2.2：等待多次连接，用while(true)把等待连接的方法包裹起来，重复接收消息
3、获取发送端的消息
public class TcpServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket serverSocket=null;
Socket socket=null;
InputStream is=null;
ByteArrayOutputStream baos=null;
try {
//1、设置自己的端口号
serverSocket=new ServerSocket(9898);
//2、等待客户端的连接
socket=serverSocket.accept();
//3、读取客户端的消息
is=socket.getInputStream();
baos=new ByteArrayOutputStream();
byte[] buffer=new byte[1024];
int len;
while ((len=is.read(buffer))!=-1){
baos.write(buffer,0,len);
}
System.out.print(baos.toString());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
baos.close();
is.close();
socket.close();
serverSocket.close();
}
}
}
4.2文件上传
客户端
1.创建一个连接
2.创建一个字节输出流用于通信
创建一个文件输入流用于接收文件，然后将接收后的文件给字节输出流用于通信
3.输出结束后，调用shutdownInput方法通知服务端已经发送完毕
4.关闭连接资源
public class TcpFileClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1、创建连接
Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9987);
//2、定义一个输出流用于通信
OutputStream os = socket.getOutputStream();
FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("simon.png"));
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
os.write(buffer, 0, len);
}
//3、通知服务器，我已经结束了
socket.shutdownOutput();
//确定服务器接收完毕，才可以断开连接，这一段代码主要是接收服务端发出的结束信息
InputStream inputStream= socket.getInputStream();
byte[] buffer2=new byte[1024];
ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream();
int len2;
while ((len2=inputStream.read(buffer2))!=-1){
baos.write(buffer2,0,len2);
}
System.out.print(baos.toString());
//关闭连接
baos.close();
inputStream.close();
os.close();
fis.close();
socket.close();
}
}
服务端
1.创建一个连接用于等待客户端的接入
2.创建一个输入流
创建一个文件输出流，将输入流输出
3.关闭资源
public class TcpFileServerDemo02 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//设置端口号
ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(9987);
//等待连接
Socket socket=serverSocket.accept();
//获取输入流
InputStream is=socket.getInputStream();
//文件输出
FileOutputStream fos=new FileOutputStream(new File("snow.png"));
byte[] buffer=new byte[1024];
int len;
while ((len=is.read(buffer))!=-1){
fos.write(buffer,0,len);
}
//通知客户端接收完毕
OutputStream os=socket.getOutputStream();
os.write("我已经接收结束，你可以断开了".getBytes());
//关闭资源
fos.close();
is.close();
socket.close();
serverSocket.close();
}
}
5、UDP通信代码实践
UDP不需要连接，但是需要知道对方的地址和端口号，主要用到了以下Java类
DatagramPacket：表示数据包，用于实现无连接分组传送服务
DatagramSocket：表示用于发送和接收数据报的套接字
UDP是不存在客户端和服务端的概念，但是为了编程模拟方便，我们假定存在客户端和服务端
5.1 UDP实现消息发送
客户端
- 建立连接
- 创建数据包
- 发送数据包
public class UdpClientDemo1 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1、建立连接(这个端口号是客户端的)
DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket(9888);
//2、建立数据包
String msg="hello,Simon";
InetAddress inetAddress=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
//数据，数据的起始位置，要发送的地址与端口号
DatagramPacket datagramPacket=new DatagramPacket(msg.getBytes(),0,msg.getBytes().length,inetAddress,9887);
//3、发送数据包
datagramSocket.send(datagramPacket);
//4、关闭数据流
datagramSocket.close();
}
}
服务端
- 建立连接
- 接收数据
public class UdpServerDemo2 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//建立连接,开放的端口
DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket(9887);
//接收数据包
byte[] buffer=new byte[1024];
DatagramPacket datagramPacket=new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
datagramSocket.receive(datagramPacket);
//打印数据包信息
System.out.println(datagramPacket.getAddress());
System.out.println(datagramPacket.getPort());
System.out.println(new String(datagramPacket.getData()));
//关闭连接
datagramSocket.close();
}
5.2 使用UDP循环发送和接收消息
使用while(true)方法将客户端中的发送数据和接收数据包裹起来，只要当他们满足一定的条件时(如输入的字符串为"bye")，退出即可。这样就可以达到循环发送和接收消息。
客户端
public class UdpSend {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1、建立连接
DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket(9888);
//2、创建数据包，从键盘输入
InetAddress inetAddress=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port=9887;
BufferedReader bufferedReader=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
while (true){
String s=bufferedReader.readLine();
DatagramPacket datagramPacket=new DatagramPacket(s.getBytes(),0,s.getBytes().length,inetAddress,9887);
//3、发送数据
datagramSocket.send(datagramPacket);
if(s.equals("bye")){
break;
}
}
//4、关闭数据
datagramSocket.close();
}
}
服务端
public class UdpReceive{
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1、建立连接
DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket(9887);
while (true){
//2、接收数据包
byte[] buffer=new byte[1024];
DatagramPacket datagramPacket=new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
datagramSocket.receive(datagramPacket);
//3、断开连接
byte[] data=datagramPacket.getData();
String receiveData=new String(data,0,data.length);
System.out.println(receiveData);
if(receiveData.equals("bye")){
break;
}
}
datagramSocket.close();
}
}
5.3使用UDP实现聊天
使用UDP实现聊天，则客户端和服务端(其实不存在客户端和服务端的概念)既需要接收信息也需要发送消息，这就需要多线程的支持了。
我们首先构造两个接收类和发送的线程类，然后构造俩个用户类进行通信。
发送类
public class TalkSend implements Runnable {
DatagramSocket datagramSocket = null;
BufferedReader bufferedReader = null;
private int fromPort;
private int toPort;
private String toIp;
public TalkSend(int fromPort,int toPort,String toIp){
this.fromPort=fromPort;
this.toPort=toPort;
this.toIp=toIp;
//1、建立连接
try {
datagramSocket = new DatagramSocket(fromPort);
//2、创建数据包，从键盘输入
bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
String s = bufferedReader.readLine();
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(s.getBytes(), 0, s.getBytes().length, new InetSocketAddress(toIp,toPort));
//3、发送数据
datagramSocket.send(datagramPacket);
if (s.equals("bye")) {
break;
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//4、关闭数据
datagramSocket.close();
}
}
接收类
public class TalkReceive implements Runnable{
DatagramSocket datagramSocket=null;
private int port;
private String msgFrom;
public TalkReceive(int port,String msgFrom) {
this.port=port;
this.msgFrom=msgFrom;
//1、建立连接
try {
datagramSocket=new DatagramSocket(port);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void run() {
while (true){
try {
//2、接收数据包
byte[] buffer=new byte[1024];
DatagramPacket datagramPacket=new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
datagramSocket.receive(datagramPacket);
//3、断开连接
byte[] data=datagramPacket.getData();
String receiveData=new String(data,0,data.length);
System.out.println(msgFrom+": "+receiveData);
if(receiveData.equals("bye")){
break;
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
datagramSocket.close();
}
}
用户类1
public class TalkStudent {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new TalkSend(7777,9999,"localhost")).start();
new Thread(new TalkReceive(8888,"小包")).start();
}
}
用户类2
public class TalkTeacher {
public static void main(String[] args){
new Thread(new TalkSend(5555,8888,"localhost")).start();
new Thread(new TalkReceive(9999,"小郎")).start();
}
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