java学习路程之网络编程(TCP/UDP)

最新推荐文章于 2022-05-27 21:44:30 发布

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#java 学习 TCP UDP

本文深入解析了网络编程的核心概念，包括IP地址、端口号的作用，TCP与UDP协议的区别及应用场景，详细介绍了TCP三次握手过程，UDP协议的特点以及两种协议在实际开发中的运用，通过实例演示了如何使用Java进行TCP与UDP的编程。

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一.InetAddress

public class Demo01 {

	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
		//inetAddress 是IP地址的抽象类
		InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
		System.out.println(localHost);
		// 获取ip对象的主机名
		String hostName = localHost.getHostName();
		System.out.println(hostName);
		// 获取ip对象的ip地址
		String hostAddress = localHost.getHostAddress();
		System.out.println(hostAddress);
		// 根据域名获取ip对象
		InetAddress ip2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
		System.out.println(ip2.getHostAddress());
		String hostName2 = ip2.getHostName();
		System.out.println(hostName2);
		// 特殊的ip地址: 127.0.0.1  域名:localhost
		// 127.0.0.1 是本地回环地址,自己的电脑访问自己的时候可以输入:localhost/127.0.0.1
	}
}

二.TCP

1.TCP协议
TCP协议是面向连接的通信协议，即在传输数据前先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。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”。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，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，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。
2.TCP/IP协议组的层次结构
1).链路层：链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动。
2).网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。
3).传输层：主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议。
4).应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。
3.端口号:
通过IP地址可以连接到指定计算机，但如果想访问目标计算机中的某个应用程序，还需要指定端口号。在计算机中，不同的应用程序是通过端口号区分的。端口号是用两个字节（16位的二进制数）表示的，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，用户的普通应用程序需要使用1024以上的端口号，从而避免端口号被另外一个应用或服务所占用。
客户端

public class ClientTCP {
	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
		System.out.println("客户端请求连接");
		//* 1.创建客户端Socket对象绑定要连接的服务器IP地址和端口号
		Socket client = new Socket("172.18.25.152", 6666);
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		while(true){
			//* 2.获取服务器返回的数据getInputStream()
			// 先给服务器发送信息
			System.out.println("请输入要发送的信息");
			String msg = sc.next();
			OutputStream os = client.getOutputStream();
			os.write(msg.getBytes());
			System.out.println("我" + msg);
			// 读取服务器返回的信息

			InputStream is = client.getInputStream();
			byte[] data = new byte[1024];
			int len = is.read(data);
			String message = new String(data, 0, len);
			System.out.println("接收的数据:" + message);
			 //* 3.关闭流对象
			// is.close();
			// client.close();
		}
	}
}

服务端

public class ServerTCP {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		 System.out.println("服务器启动");
		 //*1.创建ServerSocket对象,制定自己这个程序的端口号
		 ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
		 Scanner sc = new Scanner(System.in);
		 while(true){
			 //* 2.开启服务,等待客户端的连接,当客户端连接后,获取客户端对象,就是调用accept()方法,返回一个Socket对象
			 Socket client = server.accept();
			 //* 3.通过货物的Socket对象,相应数据
			 // 读取客户端发送过来的数据
			 InputStream is = client.getInputStream();
			 byte[] data = new byte[1024];
			 int len = is.read(data);
			 String msg = new String(data, 0, len);
			 System.out.println("你好" + msg);
			 // 给客户端回写数据
			 OutputStream os = client.getOutputStream();
			 System.out.println("请输入回复内容");
			 String message = sc.next();
			 os.write(message.getBytes());
			 System.out.println("我" + message);
			 //* 4.关闭流对象Socket
			 client.close();
			 // server.close();能关闭服务器,但是服务器一般全天运行
		 }
	}
}

三.UDP

1.UDP协议
UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。
由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。
但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。

接收端实现步骤:

1.创建DatagramSocket对象
2.创建Datagrampacket对象
3.调用receive方法接受发送过来的数据
4.获取DatagramPacket数据
5.释放DatagramSocket

public class UDPReceive {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		while(true){
			System.out.println("接收端运行,请发送消息");
			// TODO Auto-generated method stub
			//  1.创建DatagramSocket对象
			DatagramSocket receiveSocket = new DatagramSocket(12306);
			//* 2.创建Datagrampacket对象
			byte[] buffer = new byte[1024];
			DatagramPacket data = new DatagramPacket(buffer, 1024);
			//* 3.调用receive方法接受发送过来的数据
			receiveSocket.receive(data);
			// *4.获取DatagramPacket数据
			// 返回一个IP对象
			InetAddress ip = data.getAddress();
			System.out.println("ip地址:" + ip.getHostAddress());
			// 获取端口号
			int port = data.getPort();
			System.out.println("端口号:" + port);
			// 获取数据
			byte[] data2 = data.getData();
			// 获取接收到的数据的长度
			int length = data.getLength();
			// 将接受到的数据初始化为字符串
			String message = new String(data2, 0, length);
			System.out.println("接收到的信息:" + message);
			// *5.释放DatagramSocket
			receiveSocket.close();
		}
	}
}

发送端实现的步骤:

1.创建DatagramSocket对象
2.创建DatagramPacket对象
3.调用send方法完成发送
4.释放流对象

public class UDPSend {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		while(true){
			System.out.println("我是发送端");
			System.out.println("请输入要发送的消息");
			//1.创建DatagramSocket对象
			DatagramSocket sendSocket = new DatagramSocket();
			// 2.创建DatagramPacket对象
			/*参数:1 发送数据的byte数组
			 *   2.发送数据长度
			 *   3.InetAddress对象(ip)
			 *   4.端口号
			 */
			String message = sc.nextLine();
			byte[] data = message.getBytes();
			int length = data.length;
			InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
			int port = 12306;
			DatagramPacket dataPacket = new DatagramPacket(data, length, address, port);
			// 3.调用send方法完成发送
			sendSocket.send(dataPacket);
			// 4.释放流对象
			sendSocket.close();
		}
	}
}

图片上传
客户端:

public class UploadClient {
	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException  {
		Socket client = new Socket("172.18.25.152", 8888);
		String imgPath = "C:/Users/Administrator/Desktop/girl.jpg";
		// 获取数据的流
		OutputStream os = client.getOutputStream();
		// 创建高效流读取图片数据
		FileInputStream fis = new FileInputStream(imgPath);
		BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
		// 文件拷贝
		byte[] data = new byte[1024];
		int len = 0;
		while ((fis.read(data)) != -1) {
			os.write(data, 0, len);
		}
		// 文件读取完之后,调用Socket的shutdownOutput(),可以读取到-1
		client.shutdownOutput();
		// 读取服务器回写的数据
		InputStream is = client.getInputStream();
		len = is.read(data);
		String msg = new String(data, 0, len);
		System.out.println("回写的数据");
		fis.close();
		is.close();
		os.close();
		bis.close();
		client.close();
	}
}

服务端:

public class UploadServer {
	public static void main(String[] args) throws IOException{
		ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
		Socket client = server.accept();
		InputStream is = client.getInputStream();
		// 当前时间作为图片名
		long name = System.currentTimeMillis();
		FileOutputStream fos = new FileOutputStream("src/" + name +".jpg");
		// 创建高效流,把图片写到src下
		BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
		byte[] data = new byte[1024];
		int len = 0;
		while ((len = is.read(data)) != -1) {
			bos.write(data, 0, len);
		}
		// 回写数据告诉客户端图片上传成功
		OutputStream os = client.getOutputStream();
		os.write("图片上传成功".getBytes());
		// 关闭流
		is.close();
		bos.close();
		os.close();
		client.close();
	}
}

知识点总结:
●IP地址：用来唯一表示我们自己的电脑的，是一个网络标示
●端口号：用来区别当前电脑中的应用程序的
●UDP: 传送速度快，但是容易丢数据，如视频聊天，语音聊天
●TCP: 传送稳定，不会丢失数据，如文件的上传、下载
●UDP程序交互的流程

■发送端
1,创建DatagramSocket对象
2，创建DatagramPacket对象，并封装数据
3，发送数据
4，释放流资源

■接收端
1,创建DatagramSocket对象
2,创建DatagramPacket对象
3,接收数据存储到DatagramPacket对象中
4,获取DatagramPacket对象的内容
5,释放流资源

●TCP程序交互的流程
■客户端
1,创建客户端的Socket对象
2,获取Socket的输出流对象
3,写数据给服务器
4,获取Socket的输入流对象
5，使用输入流，读反馈信息
6,关闭流资源
■服务器端
1，创建服务器端ServerSocket对象，指定服务器端端口号
2，开启服务器，等待着客户端Socket对象的连接，如有客户端连接，返回客户端的Socket对象
3,通过客户端的Socket对象，获取客户端的输入流，为了实现获取客户端发来的数据
4,通过客户端的输入流，获取流中的数据
5,通过客户端的Socket对象，获取客户端的输出流，为了实现给客户端反馈信息
6,通过客户端的输出流，写数据到流中
7,关闭流资源