Java学习-第一部分-第三阶段-第一节：网络编程

记忆永恒 2023-04-17 原文

网络编程

笔记目录：(https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/16378441.html)

网络基础

网络通信

概念:两台设备之间通过网络实现数据传输
网络通信:将数据通过网络从一台设备传输到另一台设备
java.net包下提供了一系列的类或接口,供程序员使用，完成网络通信

网络

概念:两台或多台设备通过一定物理设备连接起来构成了网络
根据网络的覆盖范围不同，对网络进行分类:

局域网:覆盖范围最小，仅仅覆盖一个教室或一个机房
城域网:覆盖范围较大，可以覆盖一个城市
广域网:覆盖范围最大，可以覆盖全国，甚至全球,万维网是广域网的代表

ip地址

概念:用于唯一标识网络中的每台计算机
查看ip地址: ipconfig
ip地址的表示形式:点分十进制XX.XX.XX.XX
每一个十进制数的范围:0~255
ip地址的组成=网络地址+主机地址，比如:192.168.16.69
IPv6是互联网工程任务组设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址[1]。
由于IPv4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联的障碍

ipv4地址分类

域名

www.baidu.com
好处:为了方便记忆，解决记ip的困难
概念:将ip地址映射成域名(这里怎么映射上,HTTP协议)

端口号

概念:用于标识计算机上某个特定的网络程序
表示形式:以整数形式,范围0~65535【0--2¹⁶】
0~1024已经被占用,比如ssh 22, ftp 21, smtp 25 http 80（在网络开发中，不要使用0-1024的端口名花有主.）
常见的网络程序端口号:
tomcat :8080
mysql:3306

oracle:1521

salserver:1433

网络通讯协议

网络通信协议(tcp/ip)

TCP/IP (Transmission ControlProtocol/Internet Protocol)的简写.中文译名为传输控制协议/因特网互联协议,又叫网络通讯协议,这个协议是lnternet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。[示意图]

网络通讯协议

TCP和UDP

TCP协议:传输控制协议

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
举例：打电话

UDP协议:用户数据协议

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,不适合传输大量数据
因无需连接，故是不可靠的
发送数据结束时无需释放资源(因为不是面向连接的)，速度快
举例:厕所通知，发短信，QQ给某人发消息（直接发信息，不管是否能收到）

InetAddress

获取本机InetAddress对象getLocalHost
根据指定主机名/域名获取ip地址对象getByName
获取lnetAddress对象的主机名getHostName
获取InetAddress对象的地址getHostAddress

public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
    InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
    System.out.println(localHost);//DESKTOP-VUTHVJ2/192.168.1.173

    //2．根据指定主机名或ip获取InetAddress对象
    InetAddress host1 = InetAddress.getByName("DESKTOP-VUTHVJ2");
    System.out.println("host1=" + host1); //DESKTOP-VUTHVJ2/192.168.1.173

    //3．根据域名返回InetAddress对象，比如 www.baidu.com对应
    InetAddress host2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
    System.out.println(host2);//www.baidu.com/39.156.66.14

    //4，通过InetAddress对象，获取对应的地址
    String hostAddress = host2.getHostAddress();
    System.out.println(hostAddress);//39.156.66.14

    //5．通过InetAddress对象，获取对应的主机名/或者的域名
    String hostName = host2.getHostName();
    System.out.println(hostName);//www.baidu.com
}

Socket

基本介绍

套接字(Socket)开发网络应用程序被广泛采用，以至于成为事实上的标准。
通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点
网络通信其实就是Socket|间的通信。
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。
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

示意图

TCP网络通信编程

基本介绍

基于客户端服务端的网络通信
底层使用的是TCP/IP协议
应用场景举例:客户端发送数据,服务端接受并显示控制台
基于Socket的TCP编程

应用案例1(使用字节流)

编写一个服务器端,和一个客户端
服务器端在9999端口监听
客户端连接到服务器端,，发送"hello, server"，然后退出

服务器端接收到客户端发送的信息,输出,并退出

服务器代码

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

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1.在本机的9999端口监听，等待连接
        //细节:要求在本机没有其它服务在监听9999
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接..");
        //2．当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
        //如果有客户端连接，则会返回Socket对象，程序继续
        //细节:这个ServerSocket可以通过accept()返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器端socket ="+socket.getClass());
        //
        //3．通过socket.getInputStream()读取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4.IO读取
        byte[] bytes = new byte[8];
        int readLen=0;
        while ((readLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            System.out.print(new String(bytes,0,readLen));
        }
        //5.关闭流和socket
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        //客户端写入到数据通道的数据，显示
    }
}

客户端代码

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1。连接服务端(ip,端口)
        //解读:连接本机的9999端口，如果连接成功，返回Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客户端socket返回=" + socket.getClass());
        //2．连接上后，生成Socket，通过socket.getOutputStream()
        //得到和socket对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3．通过输出流，写入数据到数据通道
        outputStream.write("hello,world".getBytes());
        //关闭流对象
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客户端退出");
    }
}

应用案例2(使用字节流)

编写一个服务嚣端,和一个客户端
服务器端在9999端口监听
客户端连接到服务器端，发送"hello, server",并接收服务器端回发的"hello,client",再退出

服务器端接收到客户端发送的信息,输出，并发送"hello, client",再退出

示意图

服务器代码

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

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1.在本机的9999端口监听，等待连接
        //细节:要求在本机没有其它服务在监听9999
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接..");
        //2．当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
        //如果有客户端连接，则会返回Socket对象，程序继续
        //细节:这个ServerSocket可以通过accept()返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器端socket ="+socket.getClass());
        //
        //3．通过socket.getInputStream()读取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4.IO读取
        byte[] bytes = new byte[8];
        int readLen=0;
        while ((readLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            System.out.print(new String(bytes,0,readLen));
        }
        
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("hello, client".getBytes());
        //设置结束标记
        socket.shutdownOutput();

        //5.关闭流和socket
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        //客户端写入到数据通道的数据，显示
    }
}

客户端代码

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

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1。连接服务端(ip,端口)
        //解读:连接本机的9999端口，如果连接成功，返回Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客户端socket返回=" + socket.getClass());
        //2．连接上后，生成Socket，通过socket.getOutputStream()
        //得到和socket对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3．通过输出流，写入数据到数据通道
        outputStream.write("hello,server".getBytes());
        //设置结束标记
        socket.shutdownOutput();

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        int readLen=0;
        byte[] bytes = new byte[8];
        while ((readLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            System.out.print(new String(bytes,0,readLen));
        }
        //关闭流对象
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客户端退出");

    }
}

应用案例3(使用字符流)

编写一个服务端,和一个客户端
服务端在9999端口监听
客户端连接到服务端，发送"hello, server",并接收服务端回发的"hello,client",再退出

服务端接收到客户端发送的信息,输出,并发送"hello, client",再退出

示意图

服务器端代码

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1.在本机的9999端口监听，等待连接
        //细节:要求在本机没有其它服务在监听9999
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接..");
        //2．当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
        //如果有客户端连接，则会返回Socket对象，程序继续
        //细节:这个ServerSocket可以通过accept()返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器端socket ="+socket.getClass());
        //
        //3．通过socket.getInputStream()读取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4.IO读取，使用字符流
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);

        //获取socket关联的输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello, client 字符流");
        bufferedWriter.newLine();//表示恢复内容结束
        bufferedWriter.flush();


        //5.关闭流和socket
        bufferedReader.close();
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        //客户端写入到数据通道的数据，显示
    }
}

客户端代码

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1。连接服务端(ip,端口)
        //解读:连接本机的9999端口，如果连接成功，返回Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客户端socket返回=" + socket.getClass());
        //2．连接上后，生成Socket，通过socket.getOutputStream()
        //得到和socket对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3．通过输出流，写入数据到数据通道,使用字符流
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello,server 字符流");
        bufferedWriter.newLine();//插入一个换行符,表示写入的内容结束，注意，要求对方使用readLine()!!否者读不到结束
        bufferedWriter.flush();//如果使用的字符流，需要手动刷新，否则数据不会写入数据通道

        //4。获取和socket关联的输入流。读取数据(字符)，并显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);

        //关闭流对象
        bufferedReader.close();//关闭外层流
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        System.out.println("客户端退出");

    }
}

应用案例4

编写一个服务端,和一个客户端
服务器端在8888端口监听
客户端连接到服务端，发送一张图片d:\qie.png
服务器端接收到客户端发送的图片，保存到src下,发送"收到图片”再退出

客户端接收到服务端发送的“收到图片”，再退出

服务器端代码

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端，在8888端口监听，等待连接..");
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器端socket =" + socket.getClass());
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("src\\(1).png");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int readLen;
        while ((readLen = inputStream.read(bytes)) != -1) {
             fileOutputStream.write(bytes,0,readLen);
        }
        System.out.println("收到");

        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(outputStream);
        outputStreamWriter.write("收到图片");
        outputStreamWriter.flush();
        socket.shutdownOutput();

        outputStreamWriter.close();
        fileOutputStream.close();
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();

        System.out.println("服务器端结束");
    }
}

客户端代码

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
//代码还可以继续优化
public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
        System.out.println("客户端socket返回=" + socket.getClass());

        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("D:\\(1).png");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        while ((len = fileInputStream.read(bytes)) != -1) {
            outputStream.write(bytes,0,len);
        }
        socket.shutdownOutput();

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        System.out.println(bufferedReader.readLine());

        bufferedReader.close();
        outputStream.close();
        fileInputStream.close();
        socket.close();

        System.out.println("客户端退出");
    }
}

编程题

编写客户端程序和服务器端程序
客户端可以输入一个音乐文件名，比如高山流水,服务端收到音乐名后，可以给客户端返回这个音乐文件，如果服务器没有这个文件，返回一个默认的音乐即可.
客户端收到文件后，保存到本地d:\\

提示:该程序可以使用StreamUtils.java
本质:其实就是指定下载文件的应用.结合文件上传来做。

服务器端代码

import java.io.*;
import java.net.*;

//服务器端
public class B {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
        Socket socket = serverSocket.accept();
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        byte[] bytes = new byte[1024];
        int bytesLen;
        String s="";
        while ((bytesLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            s+=new String(bytes,0,bytesLen);
        }

        File file = new File("src\\",s);
        System.out.println("文件名：" +file.getPath());
        BufferedInputStream bufferedInputStream;
        if (file.exists()) {
            System.out.println("找到文件");
            bufferedInputStream= new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
        }else {
            System.out.println("未找到该文件");
            bufferedInputStream= new BufferedInputStream(new FileInputStream("src\\22.mp4"));
        }

        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        while ((bytesLen=bufferedInputStream.read(bytes))!=-1){
            byteArrayOutputStream.write(bytes,0,bytesLen);
        }
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        bytes = byteArrayOutputStream.toByteArray();
        bufferedOutputStream.write(bytes);
        bufferedOutputStream.flush();
        socket.shutdownOutput();

        bufferedOutputStream.close();
        bufferedInputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客户端代码

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;


//客户端
public class A {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9000);
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        System.out.println("请输入文件名：");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String s = scanner.next();
        outputStream.write(s.getBytes());
        socket.shutdownOutput();
        System.out.println("等待中");

        BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int bytesLen;
        while ((bytesLen=bufferedInputStream.read(bytes))!=-1){
            byteArrayOutputStream.write(bytes,0,bytesLen);
        }
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("d:\\"+s));
        bufferedOutputStream.write(byteArrayOutputStream.toByteArray());

        bufferedOutputStream.close();
        byteArrayOutputStream.close();
        bufferedInputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
    }
}

netstat 指令

netstat -an可以查看当前主机网络情况，包括端口监听情况和网络连接情况(netstat -anb 可以看到哪个程序在使用这些端口)
netstat -an | more可以分页显示
要求在dos控制台下执行

说明:
(1) Listening表示某个端口在监听
(2)如果有一个外部程序(客户端)连接到该端口，就会显示一条连接信息.

(3)可以输入ctrl +c退出指令

TCP网络通讯不为人知的秘密

当客户端连接到服务端后，实际上客户端也是通过一个端口和服务端进行通讯的，这
个端口是TCP/IP来分配的，是不确定的。
程序验证

UDP编程

基本介绍

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

基本流程

核心的两个类/对象DatagramSocket与DatagramPacket
建立发送端，接收端
建立数据包
调用DatagramSocket的发送、接收方法5.关闭DatagramSocket

应用案例

编写一个接收端A,和一个发送端B
接收端A在9999端口等待接收数据(receive)
发送端B向接收端A发送数据"hello，明天吃火锅~"
接收端A接收到发送端B发送的数据，回复"好的,明天见",再退出
发送端接收回复的数据，再退出

A端口代码

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

public class A {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1。创建一个DatagramSocket对象，准备在9999接收数据
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        //2。构建一个DatagramPacket 对象，准备接收数据
        //在前面讲解UDP协议时，一个数据包最大64k
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        //3．调用接收方法，将通过网络传输的DatagramPacket对象
        // 填充到 packet对象
        //提示:当有数据包发送到本机的9999端口时，就会接收到数据
        // 如果没有数据包发送到本机的9999端口，就会阻塞等待。
        System.out.println("接收端A等待接收数据..");
        socket.receive(packet);

        //4。可以把packet进行拆包，取出数据，并显示。
        int length = packet.getLength();//实际接收到的数据字节长度
        byte[] data = packet.getData();//接收到数据
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        data="好的,明天见".getBytes();
        DatagramPacket packet1 = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("192.168.1.173"), 9998);
        socket.send(packet1);

        socket.close();

        System.out.println("A退出");
    }
}

B端口代码

import java.io.IOException;
import java.net.*;

public class B {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建DatagramSocket对象，准备在9998端口接收数据
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);
        //2．将需要发送的数据，封装到DatagramPacket对象
        byte[] data="hello，明天吃火锅~".getBytes();
        //说明:封装的DatagramPacket对象 data 内容字节数组，data.length ，主机(IP)，端口
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("192.168.1.173"), 9999);
        socket.send(packet);

        System.out.println("接收端B等待回复数据..");
        byte[] buf = new byte[1024];
        packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        socket.receive(packet);

        //4。可以把packet进行拆包，取出数据，并显示。
        int length = packet.getLength();//实际接收到的数据字节长度
        data = packet.getData();//接收到数据
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        //关闭资源
        socket.close();
        System.out.println("B退出");

    }
}

网络编程第一部 socket li strong Java

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