Java基礎<十四>_網絡編程

網絡編程

一、網絡編程概述

網絡編程：可以在不同網絡終端上通信的編程。

網絡通訊三要素：IP地址、端口號、傳輸協議。

IP地址：標識通信雙方計算機，簡單說：標識對方，找到對方；在java中，IP封裝成爲InetAddress類；本地迴環地址：127.0.0.1，主機名爲localhost。

端口號：用於標識進程的邏輯地址，即不同進程的標識；有效端口號：0—65535，其中0—1024系統使用或者爲保留端口，Tomcat服務器默認端口爲8080，Web服務爲80。

傳輸協議：通信雙方的數據遵循規則必須一致，否則無法通信；網絡上用TCP/IP協議。

網絡之間的通信是一個很複雜的過程，爲了把複雜事物簡單化，網絡可以理論分爲七個參考模型(OSI)：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層；也可以按TCP/IP(實際應用的模型)分爲四層：網絡接口層、網絡層、傳輸層、應用層。

常見的協議：網絡層：IP；傳輸層：TCP、UDP；應用層：HTTP、FTP等。

總之：發送方：是一個數據封包的過程；接收方：是一個數據解包的過程。

UDP和TCP是運輸層的兩個不同協議，UDP面向無連接，TCP面向連接；區別如下：

UDP：1、將數據及源和目的封裝成數據包，不需要建立連接；2、每個數據包的大小限制在64K內；3、因爲無連接，數據通信不可靠；4.因爲不需要建立連接，所以速度快。

TCP：1、需要建立連接，形成傳輸數據的通道；2、在通道中進行大數據的傳輸；3、通過三次握手完成連接，數據通信可靠；4、因爲需要建立連接，所以效率稍低。

Socket：socket是爲網絡服務提供的一種機制。好比水運的碼頭，想要運輸貨物，必須先建立好碼頭，同理,想要進行網絡傳輸，必須先建立Socket接口；碼頭有專門爲客船服務的，也有專門爲軍事服用的，同理，Socket有專門爲UDP類型傳輸的，也有專門爲TCP類型傳輸的；所以，根據不同的需要建立不同的Socket接口。

二、UDP傳輸

UDP傳輸：面向無連接的傳輸，傳輸數據的兩端分爲發送端和接收端，“碼頭”爲DatagramSocket，在“碼頭”上運送的數據封裝對象Datagrampacket，想獲取具體的數據，可以通過DatagramPacket類中的相應方法獲取。

注意：要發送的數據包必須帶上地址，即：明確目的地IP、端口；接收端必須指明端口，發送端可以不指定端口，系統會分配默認的端口。

思路：網路編程重要的就是思路，具體對象可以查閱API

UDP發送端：

1、建立udpsocket服務；

2、提供數據，並將數據封裝到數據包中；

3、通過socket服務的發送功能，將數據包發出去；

4、關閉資源。

UDP接收端：

1、定義udpsocket服務；通常會監聽一個端口，其實就是給這個接收網絡應用程序定義數字標識，方便於明確哪些數據過來可以處理；

2、定義一個數據包，存儲接收到的字節數據；

3、通過socket服務的receive方法接收到的數據存入指定的數據包中；

4、通過數據包對象的特有功能，將這些不同的數據取出，打印到控制檯上；

5、關閉資源。

下面代碼演示：

1、發送端發送數據到接收端

發送端：

package itheima.day23;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;

public class udpSend2 {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
		BufferedReader bufr =
				new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		
		String line = null;
		while((line = bufr.readLine())!=null){
			if("886".equals(line))
				break;
			byte[] buf = line.getBytes();
			
			DatagramPacket dp = 
					new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("100.64.37.118"),10017);
			ds.send(dp);
		}
		ds.close();
	}
}

接收端：

package itheima.day23;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

public class UdpRece2 {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10017);
		
		while(true){
			byte[] buf = new byte[1024];
			DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);
			ds.receive(dp);//阻塞式方法
			String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
			String data = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());
			int port = dp.getPort();
			System.out.println(ip+":::"+data+":::"+port);
		}
	}
}

2、簡單聊天程序：

package itheima.day23;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;

//需求：編寫一個聊天程序。
public class ChatDemo {

	public static void main(String[] args) throws SocketException {
		
		DatagramSocket sendSocket = new DatagramSocket();
		DatagramSocket receSocket = new DatagramSocket(10005);
		
		new Thread(new Send(sendSocket)).start();
		new Thread(new Recv(receSocket)).start();
	}
}

class Send implements Runnable{
	
	private DatagramSocket ds;
	Send(DatagramSocket ds){
		this.ds = ds;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		try {	
			BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			String line = null;
			while((line = bufr.readLine())!=null){
				if("886".equals(line))
					break;
				byte[] buf = line.getBytes();
				DatagramPacket dp = 
						new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("100.64.37.118"),10005);
				ds.send(dp);
			}
		} catch (IOException e) {
			throw new RuntimeException("發送端失敗");
		}
	}
}

//接收端
class Recv implements Runnable{

	private DatagramSocket ds;
	Recv(DatagramSocket ds){
		this.ds = ds;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		while(true){
			byte[] buf = new byte[1024];
			DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);//接收數據的包
			try {
				ds.receive(dp);
				String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
				String data = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());
				
				System.out.println(ip+"::"+data);
				
			} catch (IOException e) {
				throw new RuntimeException("接收端失敗");
			}
		}
	}	
}

三、TCP傳輸

TCP傳輸：TCP是面向連接的傳輸，分爲客戶端和服務端，客戶端對應的對象是Socket，服務端對應的對象是ServerSocket。

客戶端：socket對象在建立時，就可以去連接指定的主機，因爲tcp是面向連接的，所以建立socket服務時，就要有服務端存在，並連接成功，形成通路後，在通道上進行數據的傳輸。

服務端：專門給客戶端提供服務，採用多線程技術同時給多個客戶請求提供服務，大型的服務器一般不關閉，例如：新浪。

思路：

TCP客戶端：

1、創建socket服務，並指定要鏈接的主機和端口；

2、獲取socket流中的輸出流，將數據寫到該流中，通過網絡發送給服務端；

3、獲取socket流中的輸入流，將服務端返回的數據獲取到，並打印；

4、關閉客戶端。

TCP服務端：

1、建立服務端的socket服務，ServerSocket()，並監聽一個端口；

2、獲取鏈接過來的客戶端的對象，通過ServerSocket的accept方法，阻塞式方法；

3、客戶端如果發過來數據，那麼服務端要使用對應的客戶端對象，獲取數據；

4、關閉服務端（可選）。

注意：客戶端和服務端都莫名的等待，那是因爲客戶端和服務端都有阻塞式方法，這些方法沒有讀到結束標記，一直等待的緣故。

域名解析原理：當在瀏覽器中輸入一個域名時，瀏覽器會先去C:\Windows\System32\drivers\etc hosts 文件查找是否有對應的ip地址；若沒有，再去公網的DNS服務器去查詢，當獲得了域名對應的ip地址後，再根據ip地址去訪問具體的網頁，最終還是用ip是訪問網頁。其中DNS服務器我們可以自行設置，默認時，走的是最近的DNS服務器。

下面代碼體現：

3、演示客戶端與服務端

客戶端：

package itheima.day23;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

//演示tcp傳輸的客戶端和服務端的互訪
// 需求：客戶端給服務端發送數據，服務端收到後，給客戶端反饋信息。
public class TCPClient2 {

	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
		
		Socket s = new Socket("100.64.86.48",10012);
		OutputStream out = s.getOutputStream();
		out.write("服務端，服務端，我是客戶端".getBytes());
		InputStream in = s.getInputStream();
		
		byte[] buf = new byte[1024];
		int len = in.read(buf);//阻塞式方法
		System.out.println(new String(buf,0,len));
		s.close();
	}
}

服務端：

package itheima.day23;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPServer2 {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		ServerSocket ss = new ServerSocket(10012);
		Socket s = ss.accept();
		String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
		System.out.println(ip+".....connected");
		InputStream in = s.getInputStream();
		
		byte[] buf = new byte[1024];
		int len = in.read(buf);
		System.out.println(new String(buf,0,len));
		
		OutputStream out = s.getOutputStream();
		out.write("客戶端，客戶端，服務端收到".getBytes());
		s.close();
		ss.close();
	}

}

4、建立一個文本轉換服務器，服務端將客戶端發送來的文本轉成大寫回給客戶端

客戶端：

package itheima.day23;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

//需求：建立一個文本轉換服務器，服務端將客戶端發送來的文本轉成大寫回給客戶端。
// 	    客戶端可以不斷的進行文本轉換，當客戶端輸入over時，轉換結束
//步驟：1、建立服務，2、獲取鍵盤錄入，3、將數據發給服務端，
// 4、獲取服務端回給的大寫數據，5.結束，關閉資源。
 
public  class TransClient {

	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
		Socket s = new Socket("100.64.86.48",10021);
		BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//		打印流，打印的目的：Socket對象的輸出流，自動刷新
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
//		BufferedWriter bufOut = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
		BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
		String line = null;
		while((line = bufr.readLine())!=null){
			if("over".equals(line))
				break;	
			out.println(line);
			
//			bufOut.write(line);//寫到輸出流中
//			bufOut.newLine();//結束標記
//			bufOut.flush();
			String str = bufIn.readLine();
			System.out.println("Server:"+str);
		}
	}
}

服務端：

package itheima.day23;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

//服務端：源：socket讀取流；目的：socket輸出流
public class TransServer {

	public static void main(String[] args) throws IOException  {
		
	ServerSocket ss = new ServerSocket(10021);
	Socket s = ss.accept();
	String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
	System.out.println(ip+"....connected");
	BufferedReader bufIn = 
			new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
	PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
//	BufferedWriter bufOut = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
	
	String line = null;
	while((line = bufIn.readLine())!=null){
		System.out.println("client:"+line);
		
		out.println(line.toUpperCase());
		
//		bufOut.write(line.toUpperCase());
//		bufOut.newLine();
//		bufOut.flush();		
	}
	s.close();
	ss.close();
	
	}
}

5、將一個文本上傳給服務器：

客戶端：

package itheima.day23;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class TextClient {

	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
		
<span style="white-space:pre">	</span>	Socket s = new Socket("100.64.86.48",10007);
		BufferedReader bufr = 
				new BufferedReader(new FileReader("4.txt"));
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		
		String line = null;
		while((line = bufr.readLine())!=null){
			out.println(line);
		}
		s.shutdownOutput();
		BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
		String str = bufIn.readLine();
		System.out.println("server:"+str);
		bufr.close();
		bufIn.close();
		out.close();
		s.close();	
	}
}

服務端：

package itheima.day23;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TextServer {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		ServerSocket ss = new ServerSocket(10007);
		Socket s = ss.accept();
		
		String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
		System.out.println(ip+".....connected");
		BufferedReader bufIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
		PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter("Server.txt"),true);
	
		String line = null;
		while((line = bufIn.readLine())!=null){	
			out.println(line);
		}
		
		PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		pw.println("恭喜。上傳成功！");
		s.close();
		ss.close();
	}
}

6、給服務器上傳圖片

客戶端：

package itheima.day24;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
/*客戶端：
 * 1、服務端點
 * 2、讀取客戶端已有的圖片數據
 * 3、通過socket 輸出流將數據發送給服務端
 * 4、讀取服務端反饋信息
 * 5、關閉資源
 * */
public class PictureClient {

	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
		/*
		if(args.length != 1){
			System.out.println("請選擇一個jpg格式的圖片");
			return ;
		}
		
		File file = new File(args[0]);
		
		if(!(file.exists() && file.isFile())){
			System.out.println("該文件有問題");
			return ;
		}
		
		if(!file.getName().endsWith(".jpg")){
			System.out.println("圖片格式有誤，請重新選擇");
			return ;
		}
		
		if(file.length() > 5*1024*1024){
			System.out.println("文件過大，不安好心");
		}
		*/
		
		Socket s = new Socket("100.64.15.72",10007);
		File file = new File("1.jpg");
		
		FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
		OutputStream out = s.getOutputStream();
		
		byte[] buf = new byte[1024];
		int len = 0;
		while((len = fis.read(buf))!=-1){
			out.write(buf,0,len);
		}
//		關閉Socket服務的輸出流，結束標記
		s.shutdownOutput();
		
		InputStream in = s.getInputStream();
		byte[] bufIn = new byte[1024];
		
		int num = in.read(bufIn);
		System.out.println(new String(bufIn,0,num));
		
		fis.close();
		s.close();
	}
}

服務端：

package itheima.day24;

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

//所有的服務器都是這個原理
public class PicServer {

	public static void main(String[] args) {
		ServerSocket ss = null;
		try {
			ss = new ServerSocket(10007);
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		while(true){
			Socket s = null;
			try {
				if(ss!=null)
					s = ss.accept();//阻塞式方法
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			new Thread(new PicThread(s)).start();
		}
	}
}

//其實實現Runnable接口的子類，就是線程要執行的目標
//只是作爲構造參數傳給Thread類罷了
//每一個任務裏面都有一個Socket服務爲連接進來的客戶服務
class PicThread implements Runnable{
	
	private Socket s;
	PicThread(Socket s){
		this.s = s;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		
		int count = 1;
		String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
		try{
			System.out.println(ip+"....connected");
			
			InputStream in = s.getInputStream();
			
			File file = new File(ip+"("+count+")"+".jpg");
			
			while(file.exists()){
				file = new  File(ip+"("+(count++)+")"+".jpg");
			}
			
			FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
			
			byte[] buf = new byte[1024];
			int len = 0;
			while((len = in.read(buf))!=-1){
				fos.write(buf, 0, len);
			}
			OutputStream out = s.getOutputStream();
			
			out.write("恭喜，上傳成功".getBytes());
			
			fos.close();
			s.close();
		}catch(Exception e){
			throw new RuntimeException(ip+"上傳失敗");
		}
	}
}

7、模擬用戶的登陸

客戶端：

package itheima.day24;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

//客戶端通過鍵盤錄入用戶名，服務端對這個用戶進行校驗
// 如果該用戶存在，在服務端顯示xxx，已登錄；並在客戶端顯示xxx，歡迎光臨
// 如果該用戶存在，在服務端顯示xxx，嘗試登陸；並在客戶端顯示xxx，用戶不存在。
// 最多三次
public class LoginClient {

	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
		
		Socket s = new Socket("100.64.15.72",10008);
		BufferedReader bufr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		BufferedReader bufIn = 
				new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
		
		for(int x = 0;x<3;x++){
			String line = bufr.readLine();
			if(line == null)
				break;
			out.println(line);
		
			String info = bufIn.readLine();
			System.out.println("info::"+info);
			
			if(info.contains("歡迎"))
				break;
		}
		bufr.close();
		s.close();
	}
}

服務端：

package itheima.day24;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class LoginServer {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		ServerSocket ss = new ServerSocket(10008);
		while(true){
			Socket s = ss.accept();	
			new Thread(new UserThread(s)).start();
		}
	}
}

class UserThread implements Runnable
{
	private Socket s;
	UserThread(Socket s){
		this.s = s;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		
		String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
		System.out.println(ip+"....connected");
		
		try {
			for(int x = 0;x<3;x++){
				
				BufferedReader bufIn = 
						new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
				String name = bufIn.readLine();
				if(name == null)
					break;
				BufferedReader bufr = 
						new BufferedReader(new FileReader("user.txt"));
				PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
				
				String line = null;
				boolean flag = false;
				while((line = bufr.readLine())!=null){
				if(line.equals(name)){
					flag = true;
					break;
				}	
			}
			if(flag){
				System.out.println(name+",已登錄");
				out.println(name+",歡迎光臨");
				break;
			}else{
				System.out.println(name+"嘗試登陸");
				out.println(name+"用戶名不存在");
				}
			} 
			s.close();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}	
}

8、定義一個服務器給瀏覽器提供服務：

package itheima.day24;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*
 演示客戶端和服務端
 1、
  客戶端：瀏覽器
  服務端：自定義
 2、
  客戶端：瀏覽器
  服務端：Tomcat服務器
 */
public class ServerDemo {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		ServerSocket ss = new ServerSocket(11000);
		
		Socket s = ss.accept();
		
		System.out.println(s.getInetAddress().getHostAddress());
		
		InputStream in = s.getInputStream();
		
		byte[] buf = new byte[1024*1024];
		int len = in.read(buf);
		
		System.out.println(new String(buf,0,len));
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		out.println("客戶端你好");
		
		s.close();
		ss.close();
		
	}

}
/*
  HTTP的請求消息頭
GET / HTTP/1.1    請求方式； 1.1版本
Accept: text/html, application/xhtml+xml,等等； 接收的類型
Accept-Language: zh-CN 支持的語言
User-Agent: Mozilla/5.0 (compatible; MSIE 10.0; Windows NT 6.1; Trident/6.0)
Accept-Encoding: gzip, deflate 可接受的編碼
Host: 100.64.130.205:11000
DNT: 1
Connection: Keep-Alive
 */

9、socket走的都是傳輸層，URLConnection中封裝了socket流，走的是應用層：

package itheima.day24;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;

public class URLConnectionDemo {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		URL url = new URL("http://www.baidu.com/s?wd=java%E5%9F%B9%E8%AE%AD&ie=utf-8");
//		走的是應用層，傳輸層把消息頭拆包了，應用層收到的只是數據體
		URLConnection conn =url.openConnection();
		System.out.println(conn);

		InputStream in = conn.getInputStream();
		byte[]   buf = new  byte[1024*1024];
		int len = in.read(buf);
//		接收到的數據沒有消息頭
		System.out.println(new String(buf,0,len));
	}
}

Java基礎<十四>_網絡編程

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