20、网络编程

最新推荐文章于 2022-05-06 21:23:08 发布

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一、网络通信协议

1、InetAddress类

InetAddress类没有提供公共的构造器，而是提供了如下几个静态方法来获取InetAddress实例

>public static InetAddress getLocalHost()

>public static InetAddress getByName(String host)

InetAddress提供了如下几个常用的方法

>public String getHostAddress()：返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。

>public String getHostName()：获取此 IP 地址的主机名

>public boolean isReachable(int timeout)：测试是否可以达到该地址

2、Socket

端口分类：

公认端口：0~1023。被预先定义的服务通信占用（如：HTTP占用端口80，FTP占用端口21，Telnet占用端口23）

注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序。（如：Tomcat占用端口8080，MySQL占用端口3306，Oracle占用端口1521等）。

动态/私有端口：49152~65535。

>网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。

Socket分类：

>流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依赖的字节流服务

>数据报套接字（datagram socket）：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务

Socket类的常用构造器：

>public Socket(InetAddress address,int port)创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。

>public Socket(String host,int port)创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。

Socket类的常用方法：

public InputStream getInputStream()返回此套接字的输入流。可以用于接收网络消息

public OutputStream getOutputStream()返回此套接字的输出流。可以用于发送网络消息

public InetAddress getInetAddress()此套接字连接到的远程 IP 地址；如果套接字是未连接的，则返回 null。

public InetAddress getLocalAddress()获取套接字绑定的本地地址。即本端的IP地址

public int getPort()此套接字连接到的远程端口号；如果尚未连接套接字，则返回 0。

public int getLocalPort()返回此套接字绑定到的本地端口。如果尚未绑定套接字，则返回 -1。即本端的端口号。

public void close()关闭此套接字。套接字被关闭后，便不可在以后的网络连接中使用（即无法重新连接或重新绑定）。需要创建新的套接字对象。关闭此套接字也将会关闭该套接字的 InputStream 和OutputStream。

public void shutdownInput()如果在套接字上调用 shutdownInput() 后从套接字输入流读取内容，则流将返回 EOF（文件结束符）。即不能在从此套接字的输入流中接收任何数据。

public void shutdownOutput()禁用此套接字的输出流。对于 TCP 套接字，任何以前写入的数据都将被发送，并且后跟 TCP 的正常连接终止序列。如果在套接字上调用 shutdownOutput() 后写入套接字输出流，则该流将抛出 IOException。即不能通过此套接字的输出流发送任何数据。

二、tcp网络编程

基于Socket的TCP编程

客户端Socket的工作过程包含以下四个基本的步骤：

1）创建 Socket：根据指定服务端的 IP 地址或端口号构造 Socket 类对象。若服务器端响应，则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败，会出现异常。

2）打开连接到 Socket 的输入/出流： 使用 getInputStream()方法获得输入流，使用getOutputStream()方法获得输出流，进行数据传输

3）按照一定的协议对 Socket 进行读/写操作：通过输入流读取服务器放入线路的信息（但不能读取自己放入线路的信息），通过输出流将信息写入线程。

4）关闭 Socket：断开客户端到服务器的连接，释放线路

客户端创建Socket对象

>客户端程序可以使用Socket类创建对象，创建的同时会自动向服务器方发起连接。Socket的构造器是：

>Socket(String host,int port)throws UnknownHostException,IOException：向服务器(域名是

host。端口号为port)发起TCP连接，若成功，则创建Socket对象，否则抛出异常。

>Socket(InetAddress address,int port)throws IOException：根据InetAddress对象所表示的 IP地址以及端口号port发起连接。

>客户端建立socketAtClient对象的过程就是向服务器发出套接字连接请求

Socket s = new 
Socket(“192.168.40.165”,9999);
OutputStream out = s.getOutputStream();
out.write(" hello".getBytes());
s.close();

基于Socket的TCP编程

服务器程序的工作过程包含以下四个基本的步骤：

1)调用 ServerSocket(int port) ：创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。用于监听客户端的请求。

2)调用 accept()：监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字对象。

3)调用该Socket类对象的 getOutputStream() 和 getInputStream ()：获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。

4)关闭ServerSocket和Socket对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

服务器建立 ServerSocket 对象

>ServerSocket 对象负责等待客户端请求建立套接字连接，类似邮局某个窗口中的业务员。也就是说，服务器必须事先建立一个等待客户请求建立套接字连接的ServerSocket对象。

>所谓“接收”客户的套接字请求，就是accept()方法会返回一个 Socket 对象

ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
Socket s = ss.accept ();
InputStream in = s.getInputStream();
byte[] buf = new byte[1024];
int num = in.read(buf);
String str = new String(buf,0,num);
System.out.println(s.getInetAddress().toString()+”:”+str);
s.close();
ss.close();

public class TCPTest2 {
    @Test
    public void client() {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        FileInputStream fis = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;

        try {
            socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);
            os = socket.getOutputStream();
            fis = new FileInputStream(new File("WX20210930-145733@2x.png"));
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len=fis.read(buffer)) != -1) {
                os.write(buffer, 0, len);
            }
            socket.shutdownOutput();

            is = socket.getInputStream();
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer1 = new byte[20];
            int len1;
            while((len1=is.read(buffer1)) != -1) {
                baos.write(buffer1, 0, len1);
            }
            System.out.println(baos);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(os != null) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(is != null) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(baos != null) {
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    @Test
    public void server(){
        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        FileOutputStream fos = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            ss = new ServerSocket(9090);

            socket = ss.accept();

            is = socket.getInputStream();
            fos = new FileOutputStream(new File("1.png"));


            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len=is.read(buffer)) != -1) {
                fos.write(buffer, 0, len);
            }

            os = socket.getOutputStream();
            os.write("我是服务器，已收到数据".getBytes());

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fos != null) {
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(is != null) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(ss != null) {
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(os != null) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }
}

//应该使用try-catch-finally
@Test
    public void client() throws IOException {
        //1.
        InetAddress inet = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        //2.
        Socket socket = new Socket(inet, 8899);
        //3.
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("您好，我是客户端，请在服务器端输出我".getBytes());

        //注意点
        socket.shutdownOutput();

        InputStream is = socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] bytes = new byte[20];
        int len;
        while((len = is.read(bytes)) != -1) {
            baos.write(bytes, 0, len);
        }
        System.out.println(baos.toString());

        baos.close();
        is.close();
        os.close();
        socket.close();

    }

//应该使用try-catch-finally
    @Test
    public void server() throws IOException {
        //1.
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8899);
        //2.
        Socket socket = serverSocket.accept();
        //3.
        InputStream is = socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] bytes = new byte[20];
        int len;
        while((len = is.read(bytes)) != -1) {
            baos.write(bytes, 0, len);
        }
        System.out.println(baos.toString());

        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("我是服务器，收到你的信息".getBytes());

        baos.close();
        os.close();
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }

三、UDP网络通信

>类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。

>UDP数据报通过数据报套接字 DatagramSocket 发送和接收，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。

>DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。

>UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接。如同发快递包裹一样。

1、DatagramSocket 类的常用方法

>public DatagramSocket(int port)创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。套接字将被绑定到通配符地址，IP 地址由内核来选择。

>public DatagramSocket(int port,InetAddress laddr)创建数据报套接字，将其绑定到指定的本地地址。本地端口必须在 0 到 65535 之间（包括两者）。如果 IP 地址为 0.0.0.0，套接字将被绑定到通配符地址，IP 地址由内核选择。

>public void close()关闭此数据报套接字。

>public void send(DatagramPacket p)从此套接字发送数据报包。DatagramPacket 包含的信息指示：将要发送的数据、其长度、远程主机的 IP 地址和远程主机的端口号。

>public void receive(DatagramPacket p)从此套接字接收数据报包。当此方法返回时，DatagramPacket的缓冲区填充了接收的数据。数据报包也包含发送方的 IP 地址和发送方机器上的端口号。此方法在接收到数据报前一直阻塞。数据报包对象的 length 字段包含所接收信息的长度。如果信息比包的长度长，该信息将被截短。

>public InetAddress getLocalAddress()获取套接字绑定的本地地址。

>public int getLocalPort()返回此套接字绑定的本地主机上的端口号。

>public InetAddress getInetAddress()返回此套接字连接的地址。如果套接字未连接，则返回 null。

>public int getPort()返回此套接字的端口。如果套接字未连接，则返回 -1。

2、DatagramPacket类的常用方法

>public DatagramPacket(byte[] buf,int length)构造 DatagramPacket，用来接收长度为 length 的数据包。 length 参数必须小于等于 buf.length。

>public DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。length参数必须小于等于 buf.length。

>public InetAddress getAddress()返回某台机器的 IP 地址，此数据报将要发往该机器或者是从该机器接收到的。

>public int getPort()返回某台远程主机的端口号，此数据报将要发往该主机或者是从该主机接收到的。

>public byte[] getData()返回数据缓冲区。接收到的或将要发送的数据从缓冲区中的偏移量 offset 处开始，持续 length 长度。

>public int getLength()返回将要发送或接收到的数据的长度。

3、UDP网络通信流程：

1）. DatagramSocket与DatagramPacket

2）. 建立发送端，接收端

3）. 建立数据包

4）. 调用Socket的发送、接收方法

5）. 关闭Socket

发送端与接收端是两个独立的运行程序

@Test
    public void sender() throws IOException {
        
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        String str = "我是UDP的发送端";
        byte[] data = str.getBytes();
        InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length, inet, 9900);

        socket.send(packet);
        socket.close();
    }

    @Test
    public void receiver() throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9900);

        byte[] buffer = new byte[1024];//要设置足够长度
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);

        socket.receive(packet);
        String str = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
        System.out.println(str);

        socket.close();

    }

四、URL编程

1、URL类

>URL(Uniform Resource Locator)：统一资源定位符，它表示 Internet 上某一资源的地址。

>它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。

>通过 URL 我们可以访问 Internet 上的各种网络资源，比如最常见的 www，ftp站点。浏览器通过解析给定的 URL 可以在网络上查找相应的文件或其他资源。

>URL的基本结构由5部分组成：

<传输协议>://<主机名>:<端口号>/<文件名>#片段名?参数列表

2、URL类构造器

>为了表示URL，java.net 中实现了类 URL。我们可以通过下面的构造器来初始化一个 URL 对象：

>public URL (String spec)：通过一个表示URL地址的字符串可以构造一个URL对象。例

如：URL url = new URL ("http://www. atguigu.com/");

>public URL(URL context, String spec)：通过基 URL 和相对 URL 构造一个 URL 对象。

例如：URL downloadUrl = new URL(url, “download.html")

>public URL(String protocol, String host, String file); 例如：new URL("http",

"www.atguigu.com", “download. html");

>public URL(String protocol, String host, int port, String file); 例如: URL gamelan = new

URL("http", "www.atguigu.com", 80, “download.html");

URL类的构造器都声明抛出非运行时异常，必须要对这一异常进行处理，通常是用 try-catch 语句进行捕获。

3、URL类的常用方法

一个URL对象生成后，其属性是不能被改变的，但可以通过它给定的方法来获取这些属性：

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 getQuery( ) 获取该URL的查询名

4、针对HTTP协议的URLConnection类

>URL的方法 openStream()：能从网络上读取数据

>若希望输出数据，例如向服务器端的 CGI （公共网关接口-Common Gateway Interface-的简称，是用户浏览器和服务器端的应用程序进行连接的接口）程序发送一些数据，则必须先与URL建立连接，然后才能对其进行读写，此时需要使用URLConnection 。

>URLConnection：表示到URL所引用的远程对象的连接。当与一个URL建立连接时，首先要在一个 URL 对象上通过方法 openConnection() 生成对应的 URLConnection对象。如果连接过程失败，将产生IOException.

URL netchinaren = new URL ("http://www.atguigu.com/index.shtml");

URLConnectonn u = netchinaren.openConnection( );

>通过URLConnection对象获取的输入流和输出流，即可以与现有的CGI程序进行交互。

public Object getContent( ) throws IOException

public int getContentLength( )

public String getContentType( )

public long getDate( )

public long getLastModified( )

public InputStream getInputStream( )throws IOException

public OutputSteram getOutputStream( )throws IOException

public static void main(String[] args) {

        HttpURLConnection urlConnection = null;
        InputStream is = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg");

            urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();

            urlConnection.connect();

            is = urlConnection.getInputStream();
            fos = new FileOutputStream("day10\\beauty3.jpg");

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                fos.write(buffer,0,len);
            }

            System.out.println("下载完成");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //关闭资源
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fos != null){
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(urlConnection != null){
                urlConnection.disconnect();
            }
        }