14-网络编程

0. 网络编程概述

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。

1. 要想实现网络传输,需要考虑的问题有哪些?

(1)如何才能准确的定位网络上的一台主机?

(2)如何才能进行可靠的、高效的数据传输?

2. Java如何实现的网络通信

(1)使用 IP地址:定位一台主机,使用端口号:定位一个应用。--> InetAddress 类

  • 如何创建一个 InetAddress 的对象? getByName(""); 比如:

    InetAddress inet = InetAddress.getByName("192.168.10.165");
  • 如何获取本机的一个 InetAddress 的对象? getLocalHost()

  • 域名:getHostName() ip:getHostAddress()

(2)对应有协议

(3) 通讯要素1:IP 和 端口号

IP 地址:InetAddress

唯一的标识 Internet 上的计算机
本地回环地址(hostAddress):127.0.0.1 主机名(hostName):localhost
不易记忆

端口号标识正在计算机上运行的进程(程序)

不同的进程有不同的端口号
被规定为一个 16 位的整数 065535。其中,01023被预先定义的服务通信占用(如MySql占用端口3306,http占用端口80等)。除非我们需要访问这些特定服务,否则,就应该使用 1024~65535 这些端口中的某一个进行通信,以免发生端口冲突。

端口号与 IP 地址的组合得出一个网络套接字。

(4) 通讯要素2:网络通信协议

网络通信协议:计算机网络中实现通信必须有一些约定,即通信协议,对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等制定标准。

通信协议分层的思想:由于结点之间联系很复杂,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。

TCP/IP 协议簇:

  • 传输层协议中有两个非常重要的协议:

    传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol)

    用户数据报协议 UDP(User Datagram Protocol)。

  • TCP/IP 以其两个主要协议:传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP)而得名,实际上是一组协议,包括多个具有不同功能且互为关联的协议。

  • IP(Internet Protocol) 协议是网络层的主要协议,支持网间互连的数据通信。

  • TCP/IP 协议模型从更实用的角度出发,形成了高效的四层体系结构,即物理链路层、IP 层、传输层和应用层。

TCP和UDP:

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

  • UDP协议: 将数据、源、目的封装成数据包,不需要建立连接;每个数据报的大小限制在 64K 内 ;因无需连接,故是不可靠的 ;发送数据结束时无需释放资源,速度快。

3. TCP的编程

TCP 的编程:Socket ServerSocket。

例子:

(1)客户端发送内容给服务端,服务端将内容打印到控制台上。

//TCP编程例一:客户端给服务端发送信息。服务端输出此信息到控制台上
//网络编程实际上就是Socket的编程
public class TestTCP1 {
// 客户端
@Test
public void client() {
Socket socket = null;
OutputStream os = null;
try {
// 1.创建一个Socket的对象,通过构造器指明服务端的IP地址,以及其接收程序的端口号
socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);
// 2.getOutputStream():发送数据,方法返回OutputStream的对象
os = socket.getOutputStream();
// 3.具体的输出过程
os.write("我是客户端,请多关照".getBytes());
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} finally {
// 4.关闭相应的流和Socket对象
if (os != null) {
try {
os.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if (socket != null) {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
// 服务端
@Test
public void server() {
ServerSocket ss = null;
Socket s = null;
InputStream is = null;
try {
// 1.创建一个ServerSocket的对象,通过构造器指明自身的端口号
ss = new ServerSocket(9090);
// 2.调用其accept()方法,返回一个Socket的对象
s = ss.accept();
// 3.调用Socket对象的getInputStream()获取一个从客户端发送过来的输入流
is = s.getInputStream();
// 4.对获取的输入流进行的操作
byte[] b = new byte[20];
int len;
while ((len = is.read(b)) != -1) {
String str = new String(b, 0, len);
System.out.print(str);
}
System.out.println("收到来自于" + s.getInetAddress().getHostAddress()
+ "的连接");
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} finally {
// 5.关闭相应的流以及Socket、ServerSocket的对象
if (is != null) {
try {
is.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if (s != null) {
try {
s.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if (ss != null) {
try {
ss.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}

(2)客户端发送内容给服务端,服务端给予反馈。

//TCP编程例二:客户端给服务端发送信息,服务端将信息打印到控制台上,同时发送“已收到信息”给客户端
public class TestTCP2 {
//客户端
@Test
public void client(){
Socket socket = null;
OutputStream os = null;
InputStream is = null;
try {
socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),8989);
os = socket.getOutputStream();
os.write("我是客户端".getBytes());
//shutdownOutput():执行此方法,显式的告诉服务端发送完毕!
socket.shutdownOutput();
is = socket.getInputStream();
byte[] b = new byte[20];
int len;
while((len = is.read(b)) != -1){
String str = new String(b,0,len);
System.out.print(str);
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}finally{
if(is != null){
try {
is.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if(os != null){
try {
os.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if(socket != null){
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//服务端
@Test
public void server(){
ServerSocket ss = null;
Socket s = null;
InputStream is = null;
OutputStream os = null;
try {
ss = new ServerSocket(8989);
s = ss.accept();
is = s.getInputStream();
byte[] b = new byte[20];
int len;
while((len = is.read(b)) != -1){
String str = new String(b,0,len);
System.out.print(str);
}
os = s.getOutputStream();
os.write("我已收到你的情意".getBytes());
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}finally{
if(os != null){
try {
os.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if(is != null){
try {
is.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if(s != null){
try {
s.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
if(ss != null){
try {
ss.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}

(3)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”给客户端。并关闭相应的连接。

//TCP编程例三: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”给客户端。并关闭相应的连接。
//如下的程序,处理异常时,要使用try-catch-finally!!本例仅为了书写方便~
public class TestTCP3 {
@Test
public void client()throws Exception{
//1.创建Socket的对象
Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9898);
//2.从本地获取一个文件发送给服务端
OutputStream os = socket.getOutputStream();
FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("1.jpg"));
byte[] b = new byte[1024];
int len;
while((len = fis.read(b)) != -1){
os.write(b,0,len);
}
socket.shutdownOutput();
//3.接收来自于服务端的信息
InputStream is = socket.getInputStream();
byte[] b1 = new byte[1024];
int len1;
while((len1 = is.read(b1)) != -1){
String str = new String(b1,0,len1);
System.out.print(str);
}
//4.关闭相应的流和Socket对象
is.close();
os.close();
fis.close();
socket.close();
}
@Test
public void server() throws Exception{
//1.创建一个ServerSocket的对象
ServerSocket ss = new ServerSocket(9898);
//2.调用其accept()方法,返回一个Socket的对象
Socket s = ss.accept();
//3.将从客户端发送来的信息保存到本地
InputStream is = s.getInputStream();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("3.jpg"));
byte[] b = new byte[1024];
int len;
while((len = is.read(b)) != -1){
fos.write(b, 0, len);
}
System.out.println("收到来自于" + s.getInetAddress().getHostAddress() + "的文件");
//4.发送"接收成功"的信息反馈给客户端
OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write("你发送的图片我已接收成功!".getBytes());
//5.关闭相应的流和Socket及ServerSocket的对象
os.close();
fos.close();
is.close();
s.close();
ss.close();
}
}

4. UDP的编程

UDP的编程: DatagramSocket DatagramPacket。

//UDP编程的实现
public class TestUDP {
// 发送端
@Test
public void send() {
DatagramSocket ds = null;
try {
ds = new DatagramSocket();
byte[] b = "你好,我是要发送的数据".getBytes();
//创建一个数据报:每一个数据报不能大于64k,都记录着数据信息,发送端的IP、端口号,以及要发送到
//的接收端的IP、端口号。
DatagramPacket pack = new DatagramPacket(b, 0, b.length,
InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);
ds.send(pack);
}catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}finally{
if(ds != null){
ds.close();
}
}
}
// 接收端
@Test
public void rceive() {
DatagramSocket ds = null;
try {
ds = new DatagramSocket(9090);
byte[] b = new byte[1024];
DatagramPacket pack = new DatagramPacket(b, 0, b.length);
ds.receive(pack);
String str = new String(pack.getData(), 0, pack.getLength());
System.out.println(str);
}catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}finally{
if(ds != null){
ds.close();
}
}
}
}

5. 统一资源定位符URL

URL的编程:统一资源定位符一个 URL 的对象,对应着互联网上一个资源。

我们可以通过 URL 的对象调用其相应的方法,将此资源读取(“下载”)。

//URL:统一资源定位符,一个URL的对象,对应着互联网上一个资源。
//我们可以通过URL的对象调用其相应的方法,将此资源读取(“下载”)
public class TestURL {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.创建一个URL的对象
URL url = new URL("http://127.0.0.1:8080/examples/HelloWorld.txt?a=b");//File file = new File("文件的路径");
/*
* 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 getRef( ) 获取该URL在文件中的相对位置
public String getQuery( ) 获取该URL的查询名
*/
// System.out.println(url.getProtocol());
// System.out.println(url.getHost());
// System.out.println(url.getPort());
// System.out.println(url.getFile());
// System.out.println(url.getRef());
// System.out.println(url.getQuery());
//如何将服务端的资源读取进来:openStream()
InputStream is = url.openStream();
byte[] b = new byte[20];
int len;
while((len = is.read(b)) != -1){
String str = new String(b,0,len);
System.out.print(str);
}
is.close();
//如果既有数据的输入,又有数据的输出,则考虑使用URLConnection
URLConnection urlConn = url.openConnection();
InputStream is1 = urlConn.getInputStream();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("abc.txt"));
byte[] b1 = new byte[20];
int len1;
while((len1 = is1.read(b1)) != -1){
fos.write(b1, 0, len1);
}
fos.close();
is1.close();
}
}

6. 小结

位于网络中的计算机具有唯一的IP地址,这样不同的主机可以互相区分。

客户端-服务器是一种最常见的网络应用程序模型。服务器是一个为其客户端提供某种特定服务的硬件或软件。客户机是一个用户应用程序,用于访问某台服务器提供的服务。端口号是对一个服务的访问场所,它用于区分同一物理计算机上的多个服务。套接字用于连接客户端和服务器,客户端和服务器之间的每个通信会话使用一个不同的套接字。TCP 协议用于实现面向连接的会话。

Java 中有关网络方面的功能都定义在 java.net 程序包中。Java 用 InetAddress 对象表示 IP 地址,该对象里有两个字段:主机名(String) 和 IP 地址(int)。

Java 中有关网络方面的功能都定义在 java.net 程序包中。Java 用 InetAddress 对象表示 IP 地址,该对象里有两个字段:主机名(String) 和 IP 地址(int)。

类 URL 和 URLConnection 提供了最高级网络应用。URL 的网络资源的位置来同一表示 Internet 上各种网络资源。通过 URL 对象可以创建当前应用程序和 URL 表示的网络资源之间的连接,这样当前程序就可以读取网络资源数据,或者把自己的数据传送到网络上去。