JAVA之 网络编程!

1、什么是网络编程？

 

网络编程的本质是两个设备之间的数据交换，当然，在计算机网络中，设备主要指计算机。数据传递本身没有多大的难度，不就是把一个设备中的数据发送给两外一个设备，然后接受另外一个设备反馈的数据。现在的网络编程基本上都是基于请求/响应方式的，也就是一个设备发送请求数据给另外一个，然后接收另一个设备的反馈。在网络编程中，发起连接程序，也就是发送第一次请求的程序，被称作客户端(Client)，等待其他程序连接的程序被称作服务器(Server)。客户端程序可以在需要的时候启动，而服务器为了能够时刻相应连接，则需要一直启动。

例如以打电话为例，首先拨号的人类似于客户端，接听电话的人必须保持电话畅通类似于服务器。连接一旦建立以后，就客户端和服务器端就可以进行数据传递了，而且两者的身份是等价的。在一些程序中，程序既有客户端功能也有服务器端功能，最常见的软件就是BT、emule 这类软件了。

 

网络模型

OSI参考模型

TCP/IP参考模型

 

 

 

2、网络通讯要素

IP地址

端口号

传输协议

 

IP地址:InetAddress

网络中设备的标识

不易记忆，可用主机名

本地回环地址：127.0.0.1  主机名：localhost

端口号

用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识

有效端口：0~65535，其中0~1024系统使用或保留端口。

备注：不是所谓的物理端口！

传输协议

通讯的规则

常见协议：TCP，UDP

 

 

3、TCP和UDP的联系和用途

 

一.区别

二者都是有用的和常用的，如果纯粹从概念上区分二者就比较费解了，我们直接从功能上进行区分，简单明了： 

这两种传输协议也就是合于适配不同的业务和不同的硬件终端。 

在使用中，类似于图像、声音等对可靠性要求没有那么高的业务可以用UDP，他们不需要准确存储对准确性无要求但要求速度快。 

类似于文本、程序、文件等要求可靠的数据最好就用TCP，但会牺牲一些速度。 

对系统资源的要求：CP较多，UDP少。 

程序结构：UDP程序结构较简单，TCP复杂。 

流模式与数据报模式:TCP保证数据正确性，UDP可能丢包; TCP保证数据顺序，UDP不保证

 

二.用途

TCP是面向连接的，有比较高的可靠性，一些要求比较高的服务一般使用这个协议，如FTP、Telnet、SMTP、HTTP、POP3等，而 UDP是面向无连接的，使用这个协议的常见服务有DNS、SNMP、QQ等。对于QQ必须另外说明一下，QQ2003以前是只使用UDP协议的，其服务器 使用8000端口，侦听是否有信息传来，客户端使用4000端口，向外发送信息（这也就不难理解在一般的显IP的QQ版本中显示好友的IP地址信息中端口 常为4000或其后续端口的原因了），即QQ程序既接受服务又提供服务，在以后的QQ版本中也支持使用TCP协议了。 

Udp是一种面向无连接的通信协议，该协议使得数据传输的速度得到大幅度的提高。视频聊天语音聊天基本都是用UPD协议。 

 

1.1. 网络编程概念

Ø IP地址

Ÿ 每个设备在网络中的唯一标识

Ÿ 每台网络终端在网络中都有一个独立的地址，我们在网络中传输数据就是使用这个地址。 

Ÿ ipconfig：查看本机IP

Ÿ ping：测试连接

Ÿ 本地回路地址：127.0.0.1

Ÿ 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。 

Ÿ IPv6：8组，每组4个16进制数。

1a2b:0000:aaaa:0000:0000:0000:aabb:1f2f

1a2b::aaaa:0000:0000:0000:aabb:1f2f

1a2b:0000:aaaa::aabb:1f2f

1a2b:0000:aaaa::0000:aabb:1f2f

1a2b:0000:aaaa:0000::aabb:1f2f

Ø 端口号

Ÿ 每个程序在设备上的唯一标识

Ÿ 每个网络程序都需要绑定一个端口号，传输数据的时候除了确定发到哪台机器上，还要明确发到哪个程序。

Ÿ 端口号范围从0-65535

Ÿ 编写网络应用就需要绑定一个端口号，尽量使用1024以上的，1024以下的基本上都被系统程序占用了。

Ÿ 常用端口

mysql: 3306

oracle: 1521

web: 80

tomcat: 8080

QQ: 4000

feiQ: 2425

Ø 网络协议

Ÿ 为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。

Ÿ UDP

面向无连接，数据不安全，速度快。不区分客户端与服务端。

Ÿ TCP

面向连接（三次握手），数据安全，速度略低。分为客户端和服务端。

Ø Socket

Ÿ 通信的两端都有Socket。

Ÿ 网络通信其实就是Socket间的通信。

Ÿ 数据在两个Socket间通过IO流传输。

Ÿ Socket在应用程序中创建，通过一种绑定机制与驱动程序建立关系，告诉自己所对应的IP和port。

1.2. UDP传输

Ø 发送

创建DatagramSocket

创建DatagramPacket

使用DatagramSocket发送DatagramPacket

关闭DatagramSocket

Ø 接收

创建DatagramSocket

创建DatagramPacket

使用DatagramSocket接收DatagramPacket

关闭DatagramSocket

1.3. TCP传输 

Ø 客户端

Ÿ 创建Socket连接服务端

Ÿ 调用Socket的getInputStream()和getOutputStream()方法获取和服务端相连的IO流

Ÿ 输入流可以读取服务端输出流写出的数据

Ÿ 输出流可以写出数据到服务端的输入流

Ø 服务端

Ÿ 创建ServerSocket

Ÿ 调用ServerSocket的accept()方法接收一个客户端请求，得到一个Socket

Ÿ 调用Socket的getInputStream()和getOutputStream()方法获取和客户端相连的IO流

Ÿ 输入流可以读取客户端输出流写出的数据

Ÿ 输出流可以写出数据到客户端的输入流

UDP传输

 

①：只要是网络传输，必须有socket 。

②：数据一定要封装到数据包中，数据包中包括目的地址、端口、数据等信息。

 

直接操作udp不可能，对于java语言应该将udp封装成对象，易于我们的使用，这个对象就是DatagramSocket. 封装了udp传输协议的socket对象。

 

因为数据包中包含的信息较多，为了操作这些信息方便，也一样会将其封装成对象。这个数据包对象就是：DatagramPacket.通过这个对象中的方法，就可以获取到数据包中的各种信息。

 

DatagramSocket具备发送和接受功能，在进行udp传输时，需要明确一个是发送端，一个是接收端。

 

udp的发送端：

①：建立udp的socket服务，创建对象时如果没有明确端口，系统会自动分配一个未被使用的端口。

②：明确要发送的具体数据。

③：将数据封装成了数据包。

④：用socket服务的send方法将数据包发送出去。

⑤：关闭资源。

 

udp的接收端：

①：创建udp的socket服务，必须要明确一个端口，作用在于，只有发送到这个端口的数据才是这个接收端可以处理的数据。

②：定义数据包，用于存储接收到数据。

③：通过socket服务的接收方法将收到的数据存储到数据包中。

④：通过数据包的方法获取数据包中的具体数据内容，比如ip、端口、数据等等。

⑤：关闭资源。

 

发送端（客户端）
import java.net.*;
class  UdpSend{
public static void main(String[] args)throws Exception {
// 1，建立udp的socket服务。
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);//指定发送端口，这个可以不指定，系统会随机分配。
// 2，明确要发送的具体数据。
String text = "udp传输演示 哥们来了";
byte[] buf = text.getBytes();
// 3，将数据封装成了数据包。
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("10.1.31.127"),10000);
// 4，用socket服务的send方法将数据包发送出去。
ds.send(dp);
// 5，关闭资源。
ds.close();
}
}

接收端（服务器端）

import java.net.*;
class UdpRece {
public static void main(String[] args) throws Exception{
// 1，创建udp的socket服务。
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10000);//必须指定，并且和上面的端口号一样！
// 2，定义数据包，用于存储接收到数据。先定义字节数组，数据包会把数据存储到字节数组中。
byte[] buf = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);
// 3，通过socket服务的接收方法将收到的数据存储到数据包中。
ds.receive(dp);//该方法是阻塞式方法。
// 4，通过数据包的方法获取数据包中的具体数据内容，比如ip，端口，数据等等。
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
int port = dp.getPort();
String text = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());//将字节数组中的有效部分转成字符串。
System.out.println(ip+":"+port+"--"+text);
// 5，关闭资源。
ds.close();
}
}

练习：
　　通过键盘录入获取要发送的信息。
　　将发送和接收分别封装到两个线程中。
　　
package july76net;
//一个聊天的例子，利用UDP传输协议

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

//客户端，发送端
class Send implements Runnable {
private DatagramSocket ds;

public Send(DatagramSocket ds) {
super();
this.ds = ds;
}

@Override
public void run() {
try {
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
System.in));//数据源是键盘录入
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
byte[] buf = line.getBytes();
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length,
InetAddress.getByName("localhost"), 10225);

ds.send(dp);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

// 服务器端，接收端
class Rece implements Runnable {
private DatagramSocket ds;

public Rece(DatagramSocket ds) {
super();
this.ds = ds;
}

@Override
public void run() {
try {
while (true) {
byte[] buf = new byte[1024];

DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, 0, buf.length);
ds.receive(dp);

String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String data = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());

System.out.println(ip + "     " + data);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

public class Demo6 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
DatagramSocket sendDs = new DatagramSocket();
DatagramSocket receDs = new DatagramSocket(10225);
new Thread(new Send(sendDs)).start();
new Thread(new Rece(receDs)).start();
}
}

TCP传输

 

两个端点的建立连接后会有一个传输数据的通道，这通道称为流，而且是建立在网络基础上的流，称之为socket流。该流中既有读取，也有写入。

 

tcp的两个端点：一个是客户端，一个是服务端。

客户端：对应的对象，Socket

服务端：对应的对象，ServerSocket

 

TCP客户端：

①：建立tcp的socket服务，最好明确具体的地址和端口。这个对象在创建时，就已经可以对指定ip和端口进行连接(三次握手)。

②：如果连接成功，就意味着通道建立了，socket流就已经产生了。只要获取到socket流中的读取流和写入流即可，只要通过getInputStream和getOutputStream就可以获取两个流对象。

③：关闭资源。

 

 

import java.net.*;

import java.io.*;

//需求：客户端给服务器端发送一个数据。

class  TcpClient{

        public static void main(String[] args) throws Exception{

                Socket s = new Socket("10.1.31.69",10002);

                OutputStream out = s.getOutputStream();//获取了socket流中的输出流对象。

                out.write("tcp演示，哥们又来了!".getBytes());

                s.close();

}

}

 

TCP服务端：

①：创建服务端socket服务，并监听一个端口。

②：服务端为了给客户端提供服务，获取客户端的内容，可以通过accept方法获取连接过来的客户端对象。

③：可以通过获取到的socket对象中的socket流和具体的客户端进行通讯。

④：如果通讯结束，关闭资源。注意：要先关客户端，再关服务端。

 

TCP传输

两个端点的建立连接后会有一个传输数据的通道，这通道称为流，而且是建立在网络基础上的流，称之为socket流。该流中既有读取，也有写入。

tcp的两个端点：一个是客户端，一个是服务端。
客户端：对应的对象，Socket
服务端：对应的对象，ServerSocket

TCP客户端：
　　①：建立tcp的socket服务，最好明确具体的地址和端口。这个对象在创建时，就已经可以对指定ip和端口进行连接(三次握手)。
　　②：如果连接成功，就意味着通道建立了，socket流就已经产生了。只要获取到socket流中的读取流和写入流即可，只要通过getInputStream和getOutputStream就可以获取两个流对象。
　　③：关闭资源。

import java.net.*;
import java.io.*;
//需求：客户端给服务器端发送一个数据。
class  TcpClient{
public static void main(String[] args) throws Exception{
Socket s = new Socket("10.1.31.69",10002);
OutputStream out = s.getOutputStream();//获取了socket流中的输出流对象。
out.write("tcp演示，哥们又来了!".getBytes());
s.close();
　　}
}

TCP服务端：
　　①：创建服务端socket服务，并监听一个端口。
　　②：服务端为了给客户端提供服务，获取客户端的内容，可以通过accept方法获取连接过来的客户端对象。
　　③：可以通过获取到的socket对象中的socket流和具体的客户端进行通讯。
　　④：如果通讯结束，关闭资源。注意：要先关客户端，再关服务端。

利用TCP上传文件

 

从客户端上传到服务器端，其实本质上也就是复制！

 

利用TCP上传文件

　　从客户端上传到服务器端，其实本质上也就是复制！

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public class Demo14 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Socket s = new Socket("localhost",12362);

BufferedReader br  = new BufferedReader(new FileReader("E:/你好.txt"));
PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
String line;
while((line = br.readLine()) != null){
pw.println(line);
}
s.shutdownOutput();//阻塞式方法的应对，否则会一直等待！

BufferedReader br2 = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String str = br2.readLine();//服务器端反馈的数据
System.out.println(str);

br.close();
s.close();
}
}

服务器端
package july76net;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Demo15 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocket ss = new ServerSocket(12362);
Socket s = ss.accept();

String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip+".....connected!");

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
PrintWriter pw = new PrintWriter(new FileWriter("E:/你好2.txt"),true);//建议打印时都用打印流
String line;
while((line = br.readLine()) != null){
pw.println(line);//不可以写成是write();
}

PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
out.println("上传成功！");
s.close();
ss.close();
}
}
　　

上传图片（注意图片是2进制文件，必须是字节流，否则读取不出来！）；

客户端
package july76net;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class Demo16 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Socket s = new Socket("localhost",10256);
FileInputStream fis = new FileInputStream("E:/DSC_2451.jpg");

OutputStream os = s.getOutputStream();

byte []buf = new byte[1024];
int len;
while((len = fis.read(buf)) != -1){
os.write(buf);
}
s.shutdownOutput();
InputStream in = s.getInputStream();
byte []b = new byte[1024];
int i = in.read(b);
System.out.println(new String(b,0,i));
fis.close();
s.close();
}
}

服务器端
package july76net;

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

public class Demo17 {
public static void main(String[] args) throws Exception {

ServerSocket ss = new ServerSocket(10256);
Socket s = ss.accept();

String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip+".........connected");

InputStream is = s.getInputStream();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:/我的照片0.jpg");

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

OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write("上传成功！".getBytes());

s.close();
ss.close();
}
}