java之网络编程

2023-08-26 10:54:58

1、网络编程概述

1.1、概述

Java是Internet 上的语言，它从语言级上提供了对网络应用程序的支持，程序员能够很容易开发常见的网络应用程序。
Java提供的网络类库，可以实现无痛的网络连接，联网的底层细节被隐藏在Java 的本机安装系统里，由JVM 进行控制。并且Java 实现了一个跨平台的网络库，程序员面对的是一个统一的网络编程环境。

2.2、网络基础

计算机网络：把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息、共享硬件、软件、数据信息等资源。
网络编程的目的：直接或间接地通过网络协议与其它计算机实现数据交换，进行通讯。
网络编程中有两个主要的问题：
a. 如何准确地定位网络上一台或多台主机；定位主机上的特定的应用。
b.找到主机后如何可靠高效地进行数据传输。

2、网络通讯要素概述

2.1、如何实现网络中的主机互相通信

a.通信双方地址：

IP
端口号
b.一定的规则（即：网络通信协议。有两套参考模型)
OSI参考模型：模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广。
TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)：事实上的国际标准。

2.2、网络通讯协议

1、OSI参考模型：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
2、TCP/IP参考模型：应用层、传输层、网络层、物理+数据链路层。

3、通讯要素1：IP和端口号

3.1、IP地址

3.1.1、含义

IP 地址：InetAddress：
5. 唯一的标识Internet 上的计算机（通信实体）。
6. 本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1 主机名(hostName)：localhost。
7. IP地址分类方式1：IPV4和IPV6：
a.IPV4：4个字节组成，4个0-255。大概42亿，30亿都在北美，亚洲4亿。2011年初已经用尽。以点分十进制表示，如192.168.0.1。
b.IPV6：128位（16个字节），写成8个无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，数之间用冒号（：）分开如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39:1984。
8. IP地址分类方式2：公网地址(万维网使用)和私有地址(局域网使用)。192.168.开头的就是私有址址，范围即为192.168.0.0–192.168.255.255，专门为组织机构内部使用。

3.1.2、如何实例化IP地址

实例化InetAdress的两个方法：
a.getByName(String host)
b.getLocalHost()

			//实例化Ip地址
            InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("192.168.124.1");
            System.out.println(inet1);
            //获取域名的Ip地址
            InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println(inet2);
            //获取本地的ip
            InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(localHost);

运行结果：

3.2、端口号

3.2.1、含义

端口号标识正在计算机上运行的进程（程序）
a、不同的进程有不同的端口号。
b、被规定为一个16 位的整数0~65535。
c、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。
端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。
a.利用套接字(Socket)开发网络应用程序早已被广泛的采用，以至于成为事实上的标准。
b.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。
c.通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点。
d.网络通信其实就是Socket间的通信。
e.Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输。
f.一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端。
g.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。

4、通讯要素2：网络协议

4.1、网络通讯协议的思想

在制定协议时，把复杂成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来。最常用的复合方式是层次方式，即同层间可以通信、上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系。各层互不影响，利于系统的开发和扩展。

4.2、TCP和UDP

4.2.1、TCP协议

1、使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道。
2、传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的。
3、TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端。
4、在连接中可进行大数据量的传输。
5、传输完毕，需释放已建立的连接，效率低。

4.2.2、UDP协议

1、将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接。
2、每个数据报的大小限制在64K内。
3、发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，故是不可靠的。
4、可以广播发送。
5、发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快。

5、TCP网络编程

5.1、网络编程

Java语言的基于套接字编程分为服务端编程和客户端编程。

5.2、实例

客户端发送信息给服务器，服务端将发送的信息打印在控制台上
客户端代码如下：

//客户端
    @Test
    public void client() {
        InetAddress inet = null;
        try {
            //创建服务器端ip地址实例化
            inet = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //创建Socket通讯实例化
        Socket socket = null;
        try {
            //传入服务器端的IP地址和端口号
            socket = new Socket(inet, 8899);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        OutputStream os = null;
        try {
            //创建输出流
            os = socket.getOutputStream();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            //传给客户端的数据
            os.write("您好，我是客户端".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            os.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        if (socket != null) {
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

服务器端代码如下：

@Test
    public void server() {
        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //1.创建服务器端的ServerSocket，指明自己的端口号
            ss = new ServerSocket(8899);
            //2.调用accept()表示接收来自于客户端的socket
            socket = ss.accept();
            //3.获取输入流
            is = socket.getInputStream();

            //4.读取输入流中的数据
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len;
            while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
                baos.write(buffer, 0, len);
            }

            System.out.println(baos.toString());
            //打印客户端的IP地址
            System.out.println("收到了来自于：" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "的数据");

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (baos != null) {
                //5.关闭资源
                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 (ss != null) {
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

注：先启动服务器端，再启动客户端！！！！！！
运行结果为：

5.3、实例2

从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地。并返回发送成功，并关闭相关的连接。
客户端：

@Test
    public void client(){
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        FileInputStream fis = null;
        try {
            //1、创建Socket通讯实例化对象,并传入服务器的IP地址和端口号
            socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);
            //2、创建Socket对象的输出流，用于发送给服务器
            os = socket.getOutputStream();
            //3、创建一个输入流，用于程序读取磁盘中的数据
            fis = new FileInputStream(new File("123.jpg"));
            //4、文件的读写操作
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len=fis.read(buffer))!=-1){
                os.write(buffer,0,len);
            }
            //5、客户端告诉服务器端不再发送数据，因为read()方法时堵塞式的
            socket.shutdownOutput();
            //6、接收来自于服务器端的数据，并显示到控制台上
            InputStream is = socket.getInputStream();
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer1 = new byte[20];
            int len1;
            while((len1=is.read(buffer1))!=-1){
                baos.write(buffer1,0,len1);
            }
            //7、打印从服务器端接收到的数据
            System.out.println(baos.toString());
            baos.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //8、流资源的关闭
            try {
                fis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

服务器端：

public void server(){
        ServerSocket serverSocket = null;
        InputStream is = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            //1、创建服务器端Socket通讯实例化对象,服务器端口号
            serverSocket = new ServerSocket(9090);
            //2、接收从客户端发送过来的数据
            Socket accept = serverSocket.accept();
            //3、创建输入流，用于传送到程序中
            is = accept.getInputStream();
            //4、创建输出流，用于向磁盘中保存数据
            fos = new FileOutputStream("456.jpg");
            //5、文件的读写操作
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len=is.read(buffer))!=-1){
                fos.write(buffer,0,len);
            }
            //6、服务器端给客户端反馈
            OutputStream os = accept.getOutputStream();
            os.write("您好，照片已收到！！！".getBytes());
            os.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //流资源的关闭
            try {
                fos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                is.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                serverSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

6、UDP网络编程

6.1、UDP

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。

6.2、实例

利用UDP编程向服务器端发送一句话"我是UDP方式发送的导弹"；
客户端代码：

 public void send(){
        DatagramSocket socket = null;
        try {
            //创建一个UDP协议的socket连接对象
            socket = new DatagramSocket();
            //定义一个字符串
            String str = "我是UDP方式发送的导弹";
            //将字符串转换为字节
            byte[] data = str.getBytes();
            //获取自己主机的IP地址，意味着接收端为自己
            InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
            //将数据进行打包，DatagramPacket()方法传入的参数为别为数据，0，data.length,发送的IP地址，端口号
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,0,data.length,inet,9090);
            //发送数据
            socket.send(packet);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //socket资源的关闭
            socket.close();
        }
    }

服务器端代码：

//接收端
    public void receicer(){
        DatagramSocket socket = null;
        try {
            socket = new DatagramSocket(9090);
            byte[] buffer = new byte[100];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
            socket.receive(packet);
            System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            socket.close();
        }
    }

运行结果为：

6.3、总结

UDP网络通讯流程：

DatagramSocket与DatagramPacket。
建立发送端，接收端。
建立数据包。
调用Socket的发送、接收方法。
关闭Socket。
注意：发送端与接收端是两个独立的运行程序！！！！！！！

7、URL编程

7.1、什么是URL编程

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
例如: http://192.168.1.100:8080/helloworld/index.jsp#a?username=shkstart&password=123
#片段名：即锚点，例如看小说，直接定位到章节
参数列表格式：参数名=参数值&参数名=参数值…

7.2、常用方法

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. baidu.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.baidu.com”, “download. html");
public URL(String protocol, String host, intport, String file); 例如: URL gamelan = new URL(“http”, “www.daidu.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。
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

实例

public class URLTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg？username=?&password=?");
            System.out.println(url.getProtocol());//获取该URL的协议名
            System.out.println(url.getHost());//获取URL的主机名
            System.out.println(url.getPort());//获取URL的端口号
            System.out.println(url.getPath());//获取该URL的文件路径
            System.out.println(url.getFile());//获取该URL的文件名
            System.out.println(url.getQuery());//获取该URL的查询名
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果：

7.3、实例

从tomcat中下载数据
1、先打开tomcat:
在window环境下找到tomcat目录下bin目录下的startup.bat

生成该图示表示开启成功

2、
下载tomcat目录下webapps\examples\beauty.jpg文件
代码如下：

public class URLTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        HttpURLConnection urlConnection = null;
        InputStream is = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            //创建一个URL对象
            URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg");
            //打开URL连接
            urlConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection();
            //获取URL的连接
            urlConnection.connect();
            //创建连接的输入流
            is = urlConnection.getInputStream();
            //创建输出流
            fos = new FileOutputStream("day11\\zyy.jpg");
            //文件的读写过程
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len=is.read(buffer))!=-1){
                fos.write(buffer,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //流资源以及连接的关闭
            try {
                fos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                is.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            urlConnection.disconnect();
        }
    }
}

运行结果：

码农公寓

1、网络编程概述

1.1、概述

2.2、网络基础

2、网络通讯要素概述

2.1、如何实现网络中的主机互相通信

2.2、网络通讯协议

3、通讯要素1：IP和端口号

3.1、IP地址

3.1.1、含义

3.1.2、如何实例化IP地址

3.2、端口号

3.2.1、含义

4、通讯要素2：网络协议

4.1、网络通讯协议的思想

4.2、TCP和UDP

4.2.1、TCP协议

4.2.2、UDP协议

5、TCP网络编程

5.1、网络编程

5.2、实例

5.3、实例2

6、UDP网络编程

6.1、UDP

6.2、实例

6.3、总结

7、URL编程

7.1、什么是URL编程

7.2、常用方法

7.3、实例

相关文章