Java学习网络编程
网络通信协议
通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则，在计算机网络中这些连接和通信的规则就被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。
网络通信协议中目前应用最广泛的是TCP/IP协议(Transmission Control Protocal/Internet Protoal传输控制协议/英特网互联协议)，它是一个包括TCP协议和IP协议，UDP（User Datagram Protocol）协议和其它一些协议的协议组。
TCP/IP协议的层次结构
TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层、链路层
链路层：链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议。例如：针对光纤、网线提供的驱动。
网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组的数据进行发送到目标计算机或者网络。
传输层：主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议
应用层：主要负责应用程序的协议，例如：HTTP协议、FTP协议等
IP地址和端口号
要想使网络中的计算机能够进行通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识号指定接收数据的计算机或者发送数据的计算机
在TCP/IP协议中，这个标识号就是IP地址，它可以唯一标识一台计算机，目前，IP地址广泛使用的版本是IPv4，它是由4个字节大小的二进制数来表示，如：00001010000000000000000000000001。由于二进制形式表示的IP地址非常不便记忆和处理，因此通常会将IP地址写成十进制的形式，每个字节用一个十进制数字(0-255)表示，数字间用符号“.”分开，如 “192.168.1.100”。
随着计算机网络规模的不断扩大，对IP地址的需求也越来越多，IPV4这种用4个字节表示的IP地址面临枯竭，因此IPv6 便应运而生了，IPv6使用16个字节表示IP地址，它所拥有的地址容量约是IPv4的8×1028倍，达到2128个（算上全零的），这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。
通过IP地址可以连接到指定计算机，但如果想访问目标计算机中的某个应用程序，还需要指定端口号。在计算机中，不同的应用程序是通过端口号区分的。端口号是用两个字节（16位的二进制数）表示的，它的取值范围是0~65535，其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，用户的普通应用程序需要使用1024以上的端口号，从而避免端口号被另外一个应用或服务所占用。
InetAddress类
InetAddress类用于封装一个IP地址，并提供了一系列与IP地址相关的方法
package com.oracle.demo;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
public class LocalDemo {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
self();
other();
}
public static void other() throws UnknownHostException {
// 获取局域网内指定主机名的InetAddress对象
InetAddress inet = InetAddress.getByName("USER-20180226VT");
System.out.println(inet);
}
public static void self() throws UnknownHostException {
// 获取本地主机
InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
// 获取ip地址
String ip = inet.getHostAddress();
// 获取主机名
String name = inet.getHostName();
System.out.println(ip);
System.out.println(name);
System.out.println(inet);
}
}
UDP和TCP协议
UDP是User Datagram Protocol的简称，称为用户数据报协议，TCP是Transmission Control Protocol的简称，称为传输控制协议。
UDP协议
UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。
由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。
但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。 UDP传输数据被限制在64K以内。
TCP协议
TCP协议是面向连接的通信协议，即在传输数据前先在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”。第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认，第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求，第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。
由于TCP协议的面向连接特性，它可以保证传输数据的安全性，所以是一个被广泛采用的协议，例如在下载文件时，如果数据接收不完整，将会导致文件数据丢失而不能被打开，因此，下载文件时必须采用TCP协议。
UDP通信
DatagramPacket类
由于UDP是一种面向无连接的协议，因此，在通信时发送端和接收端不用建立连接。UDP通信的过程就像是货运公司在两个码头间发送货物一样。在码头发送和接收货物时都需要使用集装箱来装载货物，UDP通信也是一样，发送和接收的数据也需要使用“集装箱”进行打包，为此JDK中提供了一个DatagramPacket类，该类的实例对象就相当于一个集装箱，用于封装UDP通信中发送或者接收的数据。
接收端的构造方法只需要接收一个字节数组来存放接收到的数据，而发送端的构造方法不但要接收存放了发送数据的字节数组，还需指定发送端IP地址和端口号。
使用该构造方法在创建DatagramPacket对象时，指定了封装数据的字节数组和数据的大小，没有指定IP地址和端口号。很明显，这样的对象只能用于接收端，不能用于发送端。因为发送端一定要明确指出数据的目的地(ip地址和端口号)，而接收端不需要明确知道数据的来源，只需要接收到数据即可。
使用该构造方法在创建DatagramPacket对象时，不仅指定了封装数据的字节数组和数据的大小，还指定了数据包的目标IP地址（addr）和端口号（port）。该对象通常用于发送端，因为在发送数据时必须指定接收端的IP地址和端口号，就好像发送货物的集装箱上面必须标明接收人的地址一样。
常用方法：
DatagramSocket类
DatagramPacket数据包的作用就如同是“集装箱”，可以将发送端或者接收端的数据封装起来。然而运输货物只有“集装箱”是不够的，还需要有码头。在程序中需要实现通信只有DatagramPacket数据包也同样不行，为此JDK中提供的一个DatagramSocket类。DatagramSocket类的作用就类似于码头，使用这个类的实例对象就可以发送和接收DatagramPacket数据包，
构造方法：
该构造方法用于创建发送端的DatagramSocket对象，在创建DatagramSocket对象时，并没有指定端口号，此时，系统会分配一个没有被其它网络程序所使用的端口号
该构造方法既可用于创建接收端的DatagramSocket对象，又可以创建发送端的DatagramSocket对象，在创建接收端的DatagramSocket对象时，必须要指定一个端口号，这样就可以监听指定的端口。
常用方法：
package com.oracle.demo;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Scanner;
//UDP发送端
public class UDPsend {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
// 127.0.0.1本机地址
InetAddress inet = InetAddress.getByName("192.168.1.171");
// 创建发送对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
while (true) {
String mes = sc.nextLine();
byte[] b = mes.getBytes();
// 创建DatagramPacket对象并打包封装数据，并指定端口号
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b, b.length, inet, 8888);
// 发送数据
ds.send(dp);
}
// 关闭资源
// ds.close();
}
}
package com.oracle.demo;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
//UDP接收端
public class UDPreceive {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建数据报传输对象DatagramSocket，并指定端口号进行接收
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);
// 创建字节数组去接收传来的数据
byte[] b = new byte[1024];
while (true) {
// 创建数据报DatagramPacket对象，一个空的数组去等待接收数据
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b, b.length);
// 调用receive方法接收数据报
ds.receive(dp);
// 拆包
// 获取ip地址 getAddress()获取IP地址 getHostAddress()获取本机的IP地址
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
// 获取端口号
int port = dp.getPort();
// 获取发送内容的长度
int length = dp.getLength();
System.out.println("ip地址为：" + ip + "端口号为：" + port + "发送的内容为：" + new String(b, 0, length));
}
// 关闭资源
// ds.close();
}
}
TCP通信
UDP中只有发送端和接收端，不区分客户端与服务器端，计算机之间可以任意地发送数据。
TCP通信是严格区分客户端与服务器端的，在通信时，必须先由客户端去连接服务器端才能实现通信，服务器端不可以主动连接客户端，并且服务器端程序需要事先启动，等待客户端的连接。
在JDK中提供了两个类用于实现TCP程序，一个是ServerSocket类，用于表示服务器端，一个是Socket类，用于表示客户端。
通信时，首先创建代表服务器端的ServerSocket对象，该对象相当于开启一个服务，并等待客户端的连接，然后创建代表客户端的Socket对象向服务器端发出连接请求，服务器端响应请求，两者建立连接开始通信。
ServerSocket类
ServerSocket类的实例对象可以实现一个服务器段的程序
构造方法：
该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上（参数port就是端口号）
常用方法：
ServerSocket对象负责监听某台计算机的某个端口号，在创建ServerSocket对象后，需要继续调用该对象的accept()方法，接收来自客户端的请求。当执行了accept()方法之后，服务器端程序会发生阻塞，直到客户端发出连接请求，accept()方法才会返回一个Scoket对象用于和客户端实现通信，程序才能继续向下执行。
Socket类
Socket类用于实现TCP客户端程序
构造方法：
该构造方法在创建Socket对象时，会根据参数去连接在指定地址和端口上运行的服务器程序，其中参数host接收的是一个字符串类型的IP地址
该方法在使用上与第二个构造方法类似，参数address用于接收一个InetAddress类型的对象，该对象用于封装一个IP地址。
在以上Socket的构造方法中，最常用的是第一个构造方法。
常用方法：
|
方法声明 |
功能描述 |
|
int getPort() |
该方法返回一个int类型对象，该对象是Socket对象与服务器端连接的端口号 |
|
InetAddress getLocalAddress() |
该方法用于获取Socket对象绑定的本地IP地址，并将IP地址封装成InetAddress类型的对象返回 |
|
void close() |
该方法用于关闭Socket连接，结束本次通信。在关闭socket之前，应将与socket相关的所有的输入/输出流全部关闭，这是因为一个良好的程序应该在执行完毕时释放所有的资源 |
|
InputStream getInputStream() |
该方法返回一个InputStream类型的输入流对象，如果该对象是由服务器端的Socket返回，就用于读取客户端发送的数据，反之，用于读取服务器端发送的数据 |
|
OutputStream getOutputStream() |
该方法返回一个OutputStream类型的输出流对象，如果该对象是由服务器端的Socket返回，就用于向客户端发送数据，反之，用于向服务器端发送数据 |
在Socket类的常用方法中，getInputStream()和getOutStream()方法分别用于获取输入流和输出流。当客户端和服务端建立连接后，数据以IO流的形式进行交互的，从而实现通信
服务器端是没有OutputStream和InputStream，所以利用accept方法返回一个客户端Socket对象，利用客户端的OutputStream和InputStream去读取和接收。
package com.oracle.demo03;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
// 创建Socket对象，并连接服务器
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
// 通过客户端的套接字对象，调用获取输出流方法，将数据写向服务器
OutputStream out = socket.getOutputStream();
String mes = sc.nextLine();
out.write(mes.getBytes());
// 接收服务器端的回复
InputStream in = socket.getInputStream();
byte[] b = new byte[1024];
int len = in.read(b);
String ip = socket.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println("服务器端ip为：" + ip + "发送的内容为：" + new String(b, 0, len));
// 关闭资源
socket.close();
}
}
package com.oracle.demo03;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
// 创建服务器端对象
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
// 调用accept方法接收你得客户端的socket 代表服务器
Socket socket = serverSocket.accept();
// 获取输入流 数据源是客户端，目的地是本地
InputStream in = socket.getInputStream();
// 读取信息
byte[] b = new byte[1024];
int len = in.read(b);
String ip = socket.getLocalAddress().getHostAddress();
System.out.println("客户端IP为：" + ip + "发送的内容为：" + new String(b, 0, len));
// 回复信息
//获取输出流，数据源是本地，目的地是客户端
OutputStream out = socket.getOutputStream();
String mes = sc.nextLine();
out.write(mes.getBytes());
// 关闭资源
socket.close();
serverSocket.close();
}
}
文件上传案例
package com.oracle.demo04;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建Socket对象，并连接服务器
Socket socket = new Socket("192.168.1.171", 8888);
// 通过客户端的套接字对象，调用获取输出流方法，将数据写向服务器
OutputStream out = socket.getOutputStream();
// 读取图片到客户端
FileInputStream fis = new FileInputStream("e:\\test\\a.jpg");
int len1 = 0;
byte[] bytes = new byte[1024];
while ((len1 = fis.read(bytes)) != -1) {
out.write(bytes, 0, len1);
}
//告知服务器上传结束，别读了
socket.shutdownOutput();
// 接收服务器端的回复
InputStream in = socket.getInputStream();
byte[] b = new byte[1024];
int len = in.read(b);
// String ip = socket.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(new String(b, 0, len));
// 关闭资源
fis.close();
socket.close();
}
}
package com.oracle.demo04;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Random;
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建服务器端对象
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
// 调用accept方法接收你得客户端的socket 代表服务器
Socket socket = serverSocket.accept();
// 获取输入流 数据源是客户端，目的地是本地
InputStream in = socket.getInputStream();
// 读取客户端发送过来的图片
File upload = new File("e:\\upload");
if (!upload.exists()) {
upload.mkdirs();
}
// 为了避免重名问题,就搞得复杂点
String filename = "oracle" + System.currentTimeMillis() + new Random().nextInt(999999) + ".jpg";
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(upload + File.separator+filename);
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = 0;
while ((len = in.read(bytes)) != -1) {
fos.write(bytes, 0, len);
}
// 回复信息
// 获取输出流，数据源是本地，目的地是客户端
// OutputStream out = socket.getOutputStream();
// String mes = sc.nextLine();
// out.write(mes.getBytes());
socket.getOutputStream().write("上传成功".getBytes());
// 关闭资源
fos.close();
socket.close();
serverSocket.close();
}
}
文件上传之多线程
package com.oracle.demo05;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建Socket对象，并连接服务器
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
// 通过客户端的套接字对象，调用获取输出流方法，将数据写向服务器
OutputStream out = socket.getOutputStream();
// 读取图片到客户端
FileInputStream fis = new FileInputStream("e:\\test\\a.jpg");
int len1 = 0;
byte[] bytes = new byte[1024];
while ((len1 = fis.read(bytes)) != -1) {
out.write(bytes, 0, len1);
}
//告知服务器上传结束，别读了
socket.shutdownOutput();
// 接收服务器端的回复
InputStream in = socket.getInputStream();
byte[] b = new byte[1024];
int len = in.read(b);
// String ip = socket.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(new String(b, 0, len));
// 关闭资源
fis.close();
socket.close();
}
}
package com.oracle.demo05;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Random;
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建服务器端对象
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
// 调用accept方法接收你得客户端的socket 代表服务器
Socket socket = serverSocket.accept();
// 获取输入流 数据源是客户端，目的地是本地
InputStream in = socket.getInputStream();
// 读取客户端发送过来的图片
File upload = new File("e:\\upload");
if (!upload.exists()) {
upload.mkdirs();
}
// 为了避免重名问题,就搞得复杂点
String filename = "oracle" + System.currentTimeMillis() + new Random().nextInt(999999) + ".jpg";
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(upload + File.separator+filename);
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = 0;
while ((len = in.read(bytes)) != -1) {
fos.write(bytes, 0, len);
}
// 回复信息
// 获取输出流，数据源是本地，目的地是客户端
// OutputStream out = socket.getOutputStream();
// String mes = sc.nextLine();
// out.write(mes.getBytes());
socket.getOutputStream().write("上传成功".getBytes());
// 关闭资源
fos.close();
socket.close();
serverSocket.close();
}
}
package com.oracle.demo05;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Random;
public class Upload implements Runnable {
private Socket socket;
public Upload(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
FileOutputStream fos = null;
// 获取输入流 数据源是客户端，目的地是本地
try {
InputStream in = socket.getInputStream();
// 读取客户端发送过来的图片
File upload = new File("e:\\upload");
if (!upload.exists()) {
upload.mkdirs();
}
// 为了避免重名问题,就搞得复杂点
String filename = "oracle" + System.currentTimeMillis() + new Random().nextInt(999999) + ".jpg";
fos = new FileOutputStream(upload + File.separator + filename);
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = 0;
while ((len = in.read(bytes)) != -1) {
fos.write(bytes, 0, len);
}
// 回复信息
// 获取输出流，数据源是本地，目的地是客户端
socket.getOutputStream().write("上传成功".getBytes());
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} finally {
// 关闭资源
try {
fos.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
package com.oracle.demo05;
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class TCPThreadServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
while (true) {
Socket socket = server.accept();
new Thread(new Upload(socket)).start();
}
}
}
