Java进阶--网络编程

于 2022-09-28 19:58:39 发布
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分类专栏： Java知识梳理 java 文章标签： 网络 java 网络协议 开发语言 idea
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Java进阶--网络编程

网络编程

网络编程： 通过网络协议和双方的IP地址，实现数据交换和通信。属于C/S架构
网络模型以及对应的协议：(了解即可，计网会学)
在这里插入图片描述
TCP/UDP这两个通信协议是网络编程实现通信的重点，后续会有相关案例进行讲解。

实现通信需要的条件：

  • IP
  • 端口号
  • 满足网络协议

IP：网络互连协议

Java中的IP地址通过InetAddress类来实现。IP是用来定位一台网络上的计算机的唯一标识。域名是用于解决IP地址不方便记忆的问题。

IP地址的分类

  • IPV4
    • 四个字节组成，0~255，如127.0.0.1
  • IPV6
    • 128位，由8个无符号整数组成。如：fe80::3700:1400:3d00:cc0b%0
  • 公网（互联网）
    • A类地址
      • 在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。
      • A类IP地址中网络的标识长度为8位，主机标识的长度为24位，A类网络地址数量较少，有126个网络，每个网络可以容纳主机数达1600多万台。
      • A类IP地址的地址范围是1.0.0.0到127.255.255.255
    • B类地址
      • 在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码。
      • B类IP地址中网络的标识长度为16位，主机标识的长度为16位，B类网络地址适用于中等规模的网络，有16384个网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。
      • B类IP地址地址范围128.0.0.0-191.255.255.255
    • C类地址
      • 在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。
      • C类IP地址中网络的标识长度为24位，主机标识的长度为8位，C类网络地址数量较多，有209万余个网络。适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机。
      • C类IP地址范围192.0.0.0-223.255.255.255
    • D类地址
      • D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address)，即组播地址。在以太网中，多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。
      • 多播地址的最高位必须是“1110”，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。
  • 私网（局域网）
    • 如，192.168.xxxx.xxxx，专门给组织内部使用的网络

案例：InetAddress类的使用

public class TestInetAddress {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //查询本机地址
        InetAddress inetAddress=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        System.out.println(inetAddress);
        InetAddress inetAddress1=InetAddress.getByName("localhost");
        System.out.println(inetAddress1);
        InetAddress inetAddress2=InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(inetAddress2);

        //查询网络IP地址
        InetAddress inetAddress3=InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println(inetAddress3);

        //常用方法
//        System.out.println(inetAddress3.getAddress());
        System.out.println(inetAddress3.getCanonicalHostName());//获取规范域名
        System.out.println(inetAddress3.getHostAddress());//获取ip
        System.out.println(inetAddress3.getHostName());//获取域名

    }
}

案例：SocketAddress类的使用

public class TestSocketAddress {
    public static void main(String[] args) {
        InetSocketAddress socketAddress=new InetSocketAddress("127.0.0.1",8080);
        InetSocketAddress socketAddress2=new InetSocketAddress("localhost",8080);
        System.out.println(socketAddress);
        System.out.println(socketAddress2);

        System.out.println(socketAddress.getAddress());
        System.out.println(socketAddress.getHostName());
        System.out.println(socketAddress.getPort());

    }
}

端口

端口： 表示计算机上的一个程序的进程，不同的进程有不同的端口号，0~65535，单个协议下的端口不能冲突

  • 公用端口：0~1023
    • HTTP：80
    • HTTPS：443
    • Telent：23
    • FTP：21
  • 程序注册端口：1024~49151，分配给用户或者程序
    • Tomcat：8080
    • MySQL：3306
    • Oracle：1521
  • 动态，私有端口：49152~65535，尽量不要使用这些端口
  • dos命名
    • netstat -ano 查看所有端口
    • netstat -ano|findstr “5900” 查看指定端口
    • tasklist|findstr “8696” 查看指定端口的进程

通信协议

TCP：用户传输协议

  • 特点：
    • 通信时需要建立连接，稳定
    • 客户端，服务端架构
    • 传输完成，释放连接，效率低
    • 三次握手建立连接，四次挥手断开连接

三次握手建立连接（计网的基础知识，在这里就不细讲了）
在这里插入图片描述
四次挥手断开连接
在这里插入图片描述

TCP实现通信
  • 客户端
    1，获取服务器地址
    2，连接服务器Socket
    3，发送消息
  • 服务器
    1，建立服务的端口 ServerSocket
    2，等待用户的的连接 accept
    3，接收用户的消息

运行时，要先打开服务器端，再打开客户端，这样客户端才能连接上服务器。结果在服务器端运行界面查看。

客户端

public class TcpClientDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Socket socket=null;
        OutputStream os=null;
        try {
            //1，获取服务器地址
            InetAddress serverIP=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port=9999;
            //2，创建一个socket连接
            socket=new Socket(serverIP,port);
            //3，发送消息，IO流
            os=socket.getOutputStream();
            os.write("你好，欢迎学习java".getBytes());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if(socket!=null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(os!=null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

服务器端

public class TcpServerDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket=null;
        Socket socket=null;
        InputStream is=null;
        ByteArrayOutputStream baos=null;
        try {
            //1，建立服务器地址
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            //2，等待客户端连接
            socket = serverSocket.accept();
            //3，读取客户端消息
            is=socket.getInputStream();

            //管道流
            baos=new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len=is.read(buffer))!=-1){
                baos.write(buffer,0,len);
            }
            System.out.println(baos);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭资源
            if(baos!=null){
                try {
                    baos.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(serverSocket!=null){
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }
    }
}
TCP实现上传文件

客户端

public class TcpClientDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1，创建一个socket连接
        Socket socket=new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9000);
        //2，创建一个输出流
        OutputStream os=socket.getOutputStream();
        //3，读取文件
        FileInputStream fis=new FileInputStream(new File("2.jpg"));//这里的文件选择本地的一个文件即可
        //4，写出文件
        byte[] buffer=new byte[1024];
        int len;
        while ((len=fis.read(buffer))!=-1){
            os.write(buffer,0,len);
        }
        //通知服务器，信息发送完毕
        socket.shutdownOutput();


        //检测服务器接收完毕，才能断开连接
        InputStream is=socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream();
        byte[] buffer2=new byte[1024];
        int len2;
        while ((len2=is.read(buffer2))!=-1){
            baos.write(buffer2,0,len2);
        }
        System.out.println(baos.toString());

        //5，关闭资源
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

服务器端

public class TcpServerDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1，创建服务器地址
        ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(9000);
        //2，监听客户端连接
        Socket socket=serverSocket.accept();
        //3，获取输入流
        InputStream is=socket.getInputStream();
        //4，文件输出
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream(new File("receive.jpg"));
        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("接收完毕，可以断开连接".getBytes());

        //5，关闭资源
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
    }
}

UDP：用户数据报协议

  • 特点
    • 通信时不需要建立连接，不稳定
    • 客户端，服务端架构：客户端和服务端没有明显界限
使用UDP实现通信
单次通信，发送固定内容

客户端

public class UdpClientDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1,建立一个Socket
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket();
        //2，创建数据包
        String msg="客户端尝试连接服务器...服务器连接成功！";
        //3，发送包
        //发送的对象
        InetAddress localhost=InetAddress.getByName("localhost");
        int port=9090;
        //发送的数据，数据的长度始，末，发送的对象，使用的端口
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(msg.getBytes(),0,msg.getBytes().length,localhost,port);
        //发送
        socket.send(packet);
        //关闭资源
        socket.close();
    }
}

服务器端

public class UdpServerDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //开放端口
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket(9090);
        //接收数据包
        byte[] buffer=new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);

        socket.receive(packet);
        System.out.println(new String(packet.getData()));
        System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());

        //关闭连接
        socket.close();
    }
}
多次通信，内容由键盘输入

发送端

public class UdpSenderDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1，建立一个Socket
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket(8888);
        //2，创建数据包
        //读取控制台输入
        BufferedReader reader=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        while (true){
            String data=reader.readLine();
            byte[] datas=data.getBytes();
            DatagramPacket packet=new DatagramPacket(datas,0,datas.length,new InetSocketAddress("localhost",6666));
            //3，发送数据
            socket.send(packet);
            if(data.equals("bye")){
                break;
            }
        }
        //4，资源关闭
        socket.close();
    }
}

接收端

public class UdpReceiveDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket(6666);
        while (true){
            //循环检测，准备接收数据包
            byte[] content=new byte[1024];
            DatagramPacket packet=new DatagramPacket(content,0,content.length);
            socket.receive(packet);
            //检测如果发送的信息时bye结束聊天
            byte[] data=packet.getData();
            String reData=new String(data,0,data.length);
            System.out.println(reData);
            if(reData.trim().equals("bye")){
                break;
            }
        }
    }
}

使用UDP实现聊天功能

发送端

public class TalkSend implements Runnable{
    DatagramSocket socket=null;
    BufferedReader reader=null;

    private int fromPort;
    private String toIP;
    private int toPort;

    public TalkSend(int fromPort,String toIP,int toPort){
        this.fromPort=fromPort;
        this.toIP=toIP;
        this.toPort=toPort;
        try {
            socket=new DatagramSocket(fromPort);
            reader=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                String data=reader.readLine();
                byte[] datas=data.getBytes();
                DatagramPacket packet=new DatagramPacket(datas,0,datas.length,new InetSocketAddress(this.toIP,this.toPort));
                //3，发送数据
                socket.send(packet);
                if(data.equals("bye")){
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}

接收端

public class TalkReceive implements Runnable{
    DatagramSocket socket=null;
    private int port;
    private String msgFrom;
    public TalkReceive(int port,String msgFrom){
        this.port=port;
        this.msgFrom=msgFrom;
        try {
            socket=new DatagramSocket(port);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                //循环检测，准备接收数据包
                byte[] content=new byte[1024];
                DatagramPacket packet=new DatagramPacket(content,0,content.length);
                socket.receive(packet);
                //检测如果发送的信息时bye结束聊天
                byte[] data=packet.getData();
                String reData=new String(data,0,data.length);
                System.out.println(msgFrom+"："+reData);
                if(reData.equals("bye")){
                    break;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

聊天主体：学生

public class TalkStudent {
    public static void main(String[] args) {
        //发送信息给老师
        new Thread(new TalkSend(8888,"localhost",9999)).start();
        //从老师那接收信息
        new Thread(new TalkReceive(7777,"老师")).start();
    }
}

聊天主体：老师

public class TalkTeacher {
    public static void main(String[] args) {
        //发送信息给学生
        new Thread(new TalkSend(5555,"localhost",7777)).start();
        //从学生那接收信息
        new Thread(new TalkReceive(9999,"学生")).start();
    }
}

URL：统一资源定位符，定位互联网上的某一个资源

  • 组成形式：协议://ip地址:端口/项目名/资源

案例：URL类的基础使用

public class URLDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        URL url = new URL("http://localhost:8080/helloworld/index.jsp?username=mtr&password=123");
        System.out.println(url.getProtocol());//协议
        System.out.println(url.getHost());//主机ip
        System.out.println(url.getPort());//端口
        System.out.println(url.getPath());//路径
        System.out.println(url.getFile());//全路径
        System.out.println(url.getQuery());//参数

    }
}

案例：使用URL下载网络文件

public class URLDown {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1,下载地址
        URL url=new URL("https://ts1.cn.mm.bing.net/th/id/R-C.16fb679c22de598423282b5ac10ab64e?rik=gTeAbvnTPMPOcg&riu=http%3a%2f%2fpic.zsucai.com%2ffiles%2f2013%2f0830%2fxiaguang5.jpg&ehk=e63SK9oScdkmxiDRTgyUerCjF7AIu8xglQbXxtyur5M%3d&risl=&pid=ImgRaw&r=0");
        //2,连接到这个资源
        HttpURLConnection connection=(HttpURLConnection) url.openConnection();
        InputStream is=connection.getInputStream();
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream("4.jpg");
        byte[] buffer=new byte[1024];
        int len;
        while ((len=is.read(buffer))!=-1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }
        //3，关闭资源
        is.close();
        fos.close();
        connection.disconnect();//断开连接
    }
}

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