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Java網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)詳解

 更新時間:2021年08月30日 14:05:00   作者:我永遠信仰  
網(wǎng)絡(luò)編程是指編寫運行在多個設(shè)備(計算機)的程序,這些設(shè)備都通過網(wǎng)絡(luò)連接起來。本文介紹了一些網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)的概念,并用Java來實現(xiàn)TCP和UDP的Socket的編程,來讓讀者更好的了解其原理

網(wǎng)絡(luò)編程

1.1 概述

1.2、網(wǎng)絡(luò)通信的要素

如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信?

1.網(wǎng)絡(luò)編程中有兩個主要的問題

  • 如何定位到網(wǎng)絡(luò)上的一臺或者多臺主機

使用cmd——>ping命令,ping一個域名,可以看到訪問的主機的IP地址

  • 找到主機之后,如何進行通信。

2.網(wǎng)絡(luò)編程中的三要素

  • IP
  • 端口號
  • 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(udp,tcp類)

1.3、IP

要想讓網(wǎng)絡(luò)中的計算機能夠互相通信,必須為每臺計算機指定一個標(biāo)識號,通過這個標(biāo)識號來指定要接收數(shù)據(jù)的計算機和識別發(fā)送的計算機,而lP地址就是這個標(biāo)識號。也就是設(shè)備的標(biāo)識

ip地址:InetAddress

  • 使用IP可以唯一定位一臺網(wǎng)絡(luò)上的計算機
  • 本機IP 127.0.0.1 本機localhost(唯一一個沒網(wǎng)也能ping得通得ip)
  • ip地址的分類
    • ipv4/ipv6
    • 公網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))/私網(wǎng)(局域網(wǎng))

可以用InetAddress查詢Ip地址。

public class TestInetAddress {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //查詢網(wǎng)站IP地址
            InetAddress ip1 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println(ip1);//www.baidu.com/163.177.151.109
            //查詢本機
            InetAddress ip2 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(ip2);//飛雷神/192.168.153.1
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

還有一個InetSocketAddress類

1.4、端口

網(wǎng)絡(luò)的通信,本質(zhì)上是兩個應(yīng)用程序的通信。每臺計算機都有很多的應(yīng)用程序,那么在網(wǎng)絡(luò)通信時,如何區(qū)分這些應(yīng)用程序呢?如果說IP地址可以唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備,那么端口號就可以唯一標(biāo)識設(shè)備中的應(yīng)用程序了。也就是應(yīng)用程序的標(biāo)識

  • 不同的進程有不同的端口號,用來區(qū)分應(yīng)用程序
  • 被規(guī)定
    • TCP 0~65535
    • UDP 0~65535
    • 單個協(xié)議下,端口不沖突就可以使用。
  • 端口分類
    • 公有端口0~1023
      • HTTP:80
      • HTTPS:443
      • FTP:21
      • Telent:23
  • 程序注冊端口012~49151
    • Tomcat:80
    • mysql:3306
    • Oracle:1521
    • 動態(tài)、私有

1.5、通信協(xié)議

協(xié)議:計算機網(wǎng)絡(luò)中,連接和通信的規(guī)則被稱為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

UDP協(xié)議

用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(User Datagram Protocol)

  • UDP是無連接通信協(xié)議,即在數(shù)據(jù)傳輸時,數(shù)據(jù)的發(fā)送端和接收端不建立邏輯連接。簡單來說,當(dāng)一臺計算機向另外一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)時,發(fā)送端不會確認接收端是否存在,就會發(fā)出數(shù)據(jù),同樣接收端在收到數(shù)據(jù)時,也不會向發(fā)送端反饋是否收到數(shù)據(jù)。
  • 由于使用UDP協(xié)議消耗資源小,通信效率高,所以通常都會用于音頻、視頻和普通數(shù)據(jù)的傳輸
  • 例如視頻會議通常采用UDP協(xié)議,因為這種情況即使偶爾丟失一兩個數(shù)據(jù)包,也不會對接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響。但是在使用UDP協(xié)議傳送數(shù)據(jù)時,由于UDP的面向無連接性,不能保證數(shù)據(jù)的完整性,因此在傳輸重要數(shù)據(jù)時不建議使用UDP協(xié)議

TCP協(xié)議

傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol)

  • TCP協(xié)議是面向連接的通信協(xié)議,即傳輸數(shù)據(jù)之前,在發(fā)送端和接收端建立邏輯連接,然后再傳輸數(shù)據(jù),它提供了兩臺計算機之間可靠無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。在TCP連接中必須要明確客戶端與服務(wù)器端,由客戶端向服務(wù)端發(fā)出連接請求,每次連接的創(chuàng)建都需要經(jīng)過“三次握手”
  • 三次握手:TCP協(xié)議中,在發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備階段,客戶端與服務(wù)器之間的三次交互,以保證連接的可靠

第一次握手,客戶端向服務(wù)器端發(fā)出連接請求,等待服務(wù)器確認

第二次握手,服務(wù)器端向客戶端回送一個響應(yīng),通知客戶端收到了連接請求

第三次握手,客戶端再次向服務(wù)器端發(fā)送確認信息,確認連接

形象記憶
三次握手(連接)
A:你愁啥?	 發(fā)送請求
B:瞅你咋地?	回應(yīng)請求
A:來干一場!	確認鏈接


四次揮手:(斷開)

1.6、TCP模擬通信

客戶端

1.連接服務(wù)器

2.發(fā)送消息

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

//客戶端
public class TcpClientDemo01 {

    private static OutputStream os;
    private static Socket socket;

    public static void main(String[] args) {

        try {
            //1.獲得服務(wù)器的地址、端口號
            InetAddress serverIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port=9999;//服務(wù)器的端口號
            //2.創(chuàng)建一個Sock連接
            socket = new Socket(serverIP,port);
            //使用該鏈接發(fā)送IO流消息
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好,吃飯了嗎?".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {//關(guān)閉資源
            if(os!=null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

服務(wù)器

1.建立服務(wù)的端口

2.等待用戶連接

3.接收用戶的消息

import com.sun.xml.internal.messaging.saaj.util.ByteOutputStream;

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

public class TcpServerDemo01 {

    private static ServerSocket serverSocket;
    private static Socket socket;
    private static InputStream stream;
    private static ByteOutputStream baos;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try {
            //給自己一個地址,端口號
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            while(true) {
                //等待客戶端連接
                socket = serverSocket.accept();
                //讀取客戶端的消息
                stream = socket.getInputStream();

                //管道流
                baos = new ByteOutputStream();
                byte[] bytes = new byte[1024];
                int len;
                while ((len = stream.read(bytes)) != -1) {
                    baos.write(bytes, 0, len);
                }
                System.out.println(baos.toString());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            baos.close();
            try {
                stream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            serverSocket.close();
        }

    }
}

文件上傳

客服端上傳文件

import com.sun.xml.internal.messaging.saaj.util.ByteOutputStream;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class TcpClientDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //創(chuàng)建一個Socket連接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9000);
        //socket的輸出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //讀取文件的流
        FileInputStream fis = new FileInputStream("bg.jpeg");
        //寫出文件

        byte[] bytes = new byte[1024];//緩沖區(qū)
        int len;
        while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {//讀到緩沖區(qū)
            os.write(bytes, 0, len);//從緩沖區(qū)寫到輸出流
        }

        //通知服務(wù)器,我已經(jīng)上傳完成
        socket.shutdownOutput();

        //接收確定服務(wù)器接收完畢的信息,斷開連接
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        ByteOutputStream bost = new ByteOutputStream();
        byte[] bytes2 = new byte[1024];
        int len2;
        while ((len2 = inputStream.read(bytes2)) != -1) {
            bost.write(bytes2,0,len2);
        }
        System.out.println(bost.toString());

        //關(guān)閉資源
        bost.close();
        inputStream.close();
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

服務(wù)器接收文件

package com.yong.tcp;

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

public class TcpServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //創(chuàng)建鏈接
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
        //監(jiān)聽客戶端的連接
        Socket socket = serverSocket.accept();
        //獲取輸入流
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();//阻塞式監(jiān)聽,會一直等待

        //文件輸出
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("receiver.jpeg");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            fos.write(bytes, 0, len);
        }

        //通知客戶端,我已接收完畢
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("我接收完畢了,可以斷開鏈接了".getBytes());

        //關(guān)閉資源
        os.close();
        fos.close();
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();

    }
}

1.7、UDP

UDP消息發(fā)送(聊天實現(xiàn))

發(fā)送方

package com.yong.chat;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;

public class ChatSendDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //建立一個端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);

        //建立一個包裹
        //準(zhǔn)備數(shù)據(jù),從控制臺
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        while (true) {

            String data = reader.readLine();//控制臺控制輸入
            byte[] datas = data.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, data.length(), new InetSocketAddress("localhost", 9999));

            //發(fā)送包裹
            socket.send(packet);

            if ("bye".equals(data)) {
                break;
            }

        }
        socket.close();
    }
}

接收方

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class ChatReceiverDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);

        while (true) {

            //準(zhǔn)備接收包裹
            byte[] bytes = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length);

            socket.receive(packet);//阻塞式接受包裹
            byte[] data = packet.getData();//拿出消息
            String receiveData = new String(data, 0, data.length);//轉(zhuǎn)為字符串,注意不要導(dǎo)錯包

            System.out.println(receiveData);

            //退出接收
            if ("bye".equals(receiveData.trim())) {
                break;
            }

        }
        socket.close();
    }
}

1.8、URL

實例:

爬取網(wǎng)絡(luò)資源,url是網(wǎng)絡(luò)資源的地址

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

public class UrlDown {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //下載地址,
        URL url = new URL("https://m701.music.126.net/20210813190206/833ba2325a035b223f2f315a7a5b1d4f/jdyyaac/0353/055e/565e/4910a621a524e5158013a4ccdad535d9.m4a");

        //連接到這個資源
        HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();

        InputStream is = connection.getInputStream();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("富士山下(陳奕迅).m4a");


        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = is.read(bytes)) != -1) {
            fos.write(bytes, 0, len);
        }

        fos.close();
        is.close();
        connection.disconnect();//斷開連接
    }
}

總結(jié)

本篇文章就到這里了,希望能給你帶來幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!

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