JAVA基础系列（十）网络编程

用来实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换.

1.网络层次划分

为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，国际标准化组织（ISO）在1978年提出了“开放系统互联参考模型”，即著名的OSI/RM模型（Open System Interconnection/Reference Model）。它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为：物理层（Physics Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Session Layer）、表示层（Presentation Layer）、应用层（Application Layer）。其中第四层完成数据传送服务，上面三层面向用户。
　　除了标准的OSI七层模型以外，常见的网络层次划分还有TCP/IP四层协议以及TCP/IP五层协议，它们之间的对应关系如下图所示：

不同的层里面的内容和传输对象也不相同，参考如下图所示：

2.网络通信用要素

**IP地址:InetAddress **
网络中设备的标识，不易记忆，可用主机名
**端口号 **
用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识
**传输协议 **
通讯的规则
常见协议：TCP，UDP

2.1 IP地址

要想让网络中的计算机能够互相通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识号来指定要接受数据的计算机和识别发送的计算机，在TCP/IP协议中，这个标识号就是IP地址

为了方便我们对IP地址的获取和操作，java提供了一个类InetAddress 供我们使用,常见用法参考下面的Demo:

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class InetAddressDemo {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        // public static InetAddress getByName(String host)
        // InetAddress address = InetAddress.getByName("liuyi");
        InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.1.4");

        // 获取两个东西：主机名，IP地址
        // public String getHostName()
        String name = address.getHostName();
        // public String getHostAddress()
        String ip = address.getHostAddress();
        System.out.println(name + "---" + ip);
    }
}

2.2 端口号

物理端口网卡口
逻辑端口我们指的就是逻辑端口
A:每个网络程序都会至少有一个逻辑端口
B:用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识
C:有效端口：0_{65535，其中0}1024系统使用或保留端口。

2.3 传输协议

指计算机通信网络中两台计算机之间进行通信所必须共同遵守的规定或规则,常见的有UDP和TCP协议，它们之间的区别如下：

3.Socket套接字

网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。

3.1 Socket原理机制

通信的两端都有Socket。
网络通信其实就是Socket间的通信。
数据在两个Socket间通过IO传输。

3.2 Socket机制图解

4.UDP传输

DatagramSocket与DatagramPacket
建立发送端，接收端。
建立数据包。
调用Socket的发送接收方法。
关闭Socket。
发送端与接收端是两个独立的运行程序。

4.1 UDP传输-发送端思路

A:创建发送端Socket对象
B:创建数据，并把数据打包
C:调用Socket对象的发送方法发送数据包
D:释放资源
** Demo:**

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

public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建发送端的Socket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        // 创建数据并打包
        byte[] bys = "helloworld".getBytes();
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length,
                InetAddress.getByName("192.168.1.4"), 12345);

        // 发送数据
        ds.send(dp);

        // 释放资源
        ds.close();
    }
}

4.2 UDP传输-接收端思路

A:创建接收端Socket对象
B:创建一个数据包(接收容器)
C:调用Socket对象的接收方法接收数据
D:解析数据包，并显示在控制台
E:释放资源

** Demo:**

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

/*
 * 多次启动接收端：
 *      java.net.BindException: Address already in use: Cannot bind
 *      端口被占用。
 */
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建接收端的Socket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);

        // 创建一个包裹
        byte[] bys = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);

        // 接收数据
        ds.receive(dp);

        // 解析数据
        String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
        String s = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
        System.out.println("from " + ip + " data is : " + s);

        // 释放资源
        ds.close();
    }
}

4.3 UDP案例

从键盘录入数据进行发送，如果输入的是886那么客户端就结束输入数据。

接收端代码：

package com.hust.jianshu.netDemos.itcast_04;

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

/*
 * 多次启动接收端：
 *      java.net.BindException: Address already in use: Cannot bind
 *      端口被占用。
 */
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建接收端的Socket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);

        while (true) {
            // 创建一个包裹
            byte[] bys = new byte[1024];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);

            // 接收数据
            ds.receive(dp);

            // 解析数据
            String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
            String s = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
            System.out.println("from " + ip + " data is : " + s);
        }

        // 释放资源
        // 接收端应该一直开着等待接收数据，是不需要关闭
        // ds.close();
    }
}

发送端代码：

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

/*
 * 数据来自于键盘录入
 * 键盘录入数据要自己控制录入结束。
 */
public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建发送端的Socket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        // 封装键盘录入数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String line = null;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            if ("886".equals(line)) {
                break;
            }

            // 创建数据并打包
            byte[] bys = line.getBytes();
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length,
                    InetAddress.getByName("192.168.1.4"), 12345);

            // 发送数据
            ds.send(dp);
        }

        // 释放资源
        ds.close();
    }
}

5.TCP传输

Socket和ServerSocket
建立客户端和服务器端
建立连接后，通过Socket中的IO流进行数据的传输
关闭socket
同样，客户端与服务器端是两个独立的应用程序。

5.1 TCP传输-客户端思路

1:建立客户端的Socket服务,并明确要连接的服务器。
2:如果连接建立成功,就表明,已经建立了数据传输的通道.就可以在该通道通过IO进行数据的读取和写入.该通道称为Socket流,Socket流中既有读取流,也有写入流.
3:通过Socket对象的方法,可以获取这两个流
4:通过流的对象可以对数据进行传输
5:如果传输数据完毕,关闭资源

** Demo:**

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

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建客户端Socket对象
        Socket s = new Socket("192.168.1.4", 9999);

        // 获取输出流
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("今天天气很好,适合睡觉".getBytes());

        // 获取输入流
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = is.read(bys);// 阻塞
        String client = new String(bys, 0, len);
        System.out.println("client:" + client);

        // 释放资源
        s.close();
    }
}

5.2 TCP传输-服务端思路

1:建立服务器端的socket服务，需要一个端口
2:服务端没有直接流的操作,而是通过accept方法获取客户端对象，在通过获取到的客户端对象的流和客户端进行通信
3:通过客户端的获取流对象的方法,读取数据或者写入数据
4:如果服务完成,需要关闭客户端,然后关闭服务器，但是,一般会关闭客户端,不会关闭服务器,因为服务端是一直提供服务的

** Demo:**

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

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建服务器Socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);

        // 监听客户端的连接
        Socket s = ss.accept(); // 阻塞

        // 获取输入流
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = is.read(bys); // 阻塞
        String server = new String(bys, 0, len);
        System.out.println("server:" + server);

        // 获取输出流
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("数据已经收到".getBytes());

        // 释放资源
        s.close();
        // ss.close();
    }
}

5.3 TCP传输案例

客户端发送文本文件，服务端接收文本文件

服务端代码

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class UploadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建服务器Socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(11111);

        while (true) {
            Socket s = ss.accept();
                        //单独开启一个线程以处理多个客户端同时发送文件
            new Thread(new UserThread(s)).start();
        }
    }
}

class UserThread implements Runnable {
    private Socket s;

    public UserThread(Socket s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            // 封装通道内的流
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                    s.getInputStream()));
            // 封装文本文件
            // BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new
            // FileWriter("Copy.java"));

            // 为了防止名称冲突
            String newName = System.currentTimeMillis() + ".java";
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(newName));

            String line = null;
            while ((line = br.readLine()) != null) { // 阻塞
                bw.write(line);
                bw.newLine();
                bw.flush();
            }

            // 给出反馈
            BufferedWriter bwServer = new BufferedWriter(
                    new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
            bwServer.write("文件上传成功");
            bwServer.newLine();
            bwServer.flush();

            // 释放资源
            bw.close();
            s.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.Socket;

public class UploadClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建客户端Socket对象
        Socket s = new Socket("192.168.1.4", 11111);

        // 封装文本文件
        // BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(
        // "InetAddressDemo.java"));
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(
                "ReceiveDemo.java"));
        // 封装通道内流
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(
                s.getOutputStream()));

        String line = null;
        while ((line = br.readLine()) != null) { // 阻塞
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

        // Socket提供了一个终止，它会通知服务器你别等了，我没有数据过来了
        s.shutdownOutput();

        // 接收反馈
        BufferedReader brClient = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                s.getInputStream()));
        String client = brClient.readLine(); // 阻塞
        System.out.println(client);

        // 释放资源
        br.close();
        s.close();
    }
}

最后编辑于：2017.12.08 01:15:15

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