写在前面的话
最近准备深入学习Java,所以又把Socket学了了一遍。一边看着IMOOC的学习视频(Java Socket应用---通信是这样练成的),一边做着笔记,一边敲着代码,很爽。你也可以试一试。
网络基础知识
1、两台计算机间进行通讯需要以下三个条件:
IP地址、协议、端口号
2、TCP/IP协议
是目前世界上应用最为广泛的协议,是以TCP和IP为基础的不同层次上多个协议的集合,也成TCP/IP协议族、或TCP/IP协议栈
TCP:Transmission Control Protocol 传输控制协议
IP:Internet Protocol 互联网协议
3、TCP/IP五层模型
应用层:HTTP、FTP、SMTP、Telnet等
传输层:TCP/IP
网络层:(通信)
数据链路层:(数据字节封装)
物理层:网线、双绞线、网卡等
4、IP地址
为实现网络中不同计算机之间的通信,每台计算机都必须有一个唯一的标识——IP地址。
IPV4:32位二进制
5、端口
区分一台主机的多个不同应用程序,端口号范围为0-65535,其中0-1023位为系统保留。
如:HTTP:80 / FTP:21 / Telnet:23
IP地址+端口号组成了所谓的Socket,Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的终结点,是TCP和UDP的基础
6、Socket套接字:
网络上具有唯一标识的IP地址和端口组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。
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
7、Java中的网络支持
针对网络通信的不同层次,Java提供了不同的API,其提供的网络功能有四大类:
InetAddress:用于标识网络上的硬件资源,主要是IP地址
URL:统一资源定位符,通过URL可以直接读取或写入网络上的数据
Sockets:使用TCP协议实现的网络通信Socket相关的类
Datagram:使用UDP协议,将数据保存在用户数据报中,通过网络进行通信。
二、InetAddress
InetAddress类用于标识网络上的硬件资源,标识互联网协议(IP)地址。
try {
InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();
System.out.println("计算机名:" + inetAddress.getHostName());
System.out.println("IP:" + inetAddress.getHostAddress());
byte[] bytes = inetAddress.getAddress(); // 获取字节数组形式的IP地址
System.out.println("字节数组形式的IP:" + Arrays.toString(bytes));
System.out.println(inetAddress); // 直接输出InetAddress对象
System.out.println("---------------------------");
// 根据主机名获取InetAddress实例
// InetAddress addressByName = InetAddress.getByName("byxy");
// InetAddress addressByName = InetAddress.getByName("192.168.0.105");
byte[] ip = {-64, -88, 0, -56};
InetAddress addressByName = InetAddress.getByAddress(ip);
System.out.println("计算机名:" + addressByName.getHostName());
System.out.println("IP:" + addressByName.getHostAddress());
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
}
URL类
1、URL API
String baseUrl = "https://fengwenyi.com";
try {
URL fengwenyi = new URL(baseUrl);
URL url = new URL(fengwenyi, "/article.html?id=18");
System.out.println("协议:" + url.getProtocol());
System.out.println("主机:" + url.getHost());
System.out.println("端口:" + url.getPort()); // -1
/*
public int getPort()获取此 URL的端口号。
结果
端口号,如果端口未设置,则为-1
*/
System.out.println("文件路径:" + url.getPath());
System.out.println("文件名:" + url.getFile());
System.out.println("相对路径:" + url.getRef());
System.out.println("查询字符串:" + url.getQuery());
} catch (MalformedURLException e) {
e.printStackTrace();
}
2、使用URL读取网页内容
通过URL对象的openStream()方法可以得到指定资源的输入流,通过流能够读取或访问网页上的资源
// 使用url 读取网页内容
String baseUrl = "https://fengwenyi.com";
try {
// url
URL url = new URL(baseUrl);
// 字节输入流
InputStream inputStream = url.openStream();
// 转为字符输入流
// InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream, "UTF-8");
// 缓冲
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);
// 读取
String data = bufferedReader.readLine();
while (data != null) {
System.out.println(data); // 当前行
data = bufferedReader.readLine(); // 一行
}
// 关闭资源
bufferedReader.close();
inputStreamReader.close();
inputStream.close();
} catch (MalformedURLException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
四、TCP编程
1、TCP协议是面向连接的、可靠的、有序的、以字节流的方式发送数据,通过三次握手方式建立连接,形成传输数据的通道,在连接中进行大量数据的传输,效率会稍低
2、Java中基于TCP协议实现网络通信的类
客户端的Socket类
服务器端的ServerSocket类
3、Socket通信的步骤
① 创建ServerSocket和Socket
② 打开连接到Socket的输入/输出流
③ 按照协议对Socket进行读/写操作
④ 关闭输入输出流、关闭Socket
4、服务器端:
① 创建ServerSocket对象,绑定监听端口
② 通过accept()方法监听客户端请求
③ 连接建立后,通过输入流读取客户端发送的请求信息
④ 通过输出流向客户端发送乡音信息
⑤ 关闭相关资源
try {
// 创建服务端socket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9001);
// 监听
System.out.println("******服务端即将启动*********");
Socket socket = serverSocket.accept();
// 获取数据
InputStream inputStream = socket.getInputStream(); // 字节输入流
InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream); // 字符流
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader); // 缓冲
String info = null;
while ((info = bufferedReader.readLine()) != null) {
System.out.println("我是服务器,客户端说:" + info);
}
socket.shutdownInput();
// 给客户端响应
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
printWriter.write("登录成功,欢迎你");
printWriter.flush();
socket.shutdownOutput();
// 关闭
printWriter.close();
outputStream.close();
bufferedReader.close();
inputStreamReader.close();
inputStream.close();
serverSocket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
5、客户端:
① 创建Socket对象,指明需要连接的服务器的地址和端口号
② 连接建立后,通过输出流想服务器端发送请求信息
③ 通过输入流获取服务器响应的信息
④ 关闭响应资源
try {
// 客户端socket
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9001);
// 发送信息
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); // 字节输出流
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); // 打印流
printWriter.write("用户名:admin;密码:admin");
printWriter.flush();
socket.shutdownOutput();
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
String data = null;
while ((data = bufferedReader.readLine()) != null) {
System.out.println("我是客户端,服务器说:" + data);
}
socket.shutdownInput();
// 关闭资源
bufferedReader.close();
inputStream.close();
printWriter.close();
outputStream.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
测试:
服务器
客户端
6、应用多线程实现服务器与多客户端之间的通信
① 服务器端创建ServerSocket,循环调用accept()等待客户端连接
② 客户端创建一个socket并请求和服务器端连接
③ 服务器端接受苦读段请求,创建socket与该客户建立专线连接
④ 建立连接的两个socket在一个单独的线程上对话
⑤ 服务器端继续等待新的连接
ServerThread
package com.fengwenyi.demo.socket.tcp.thread.server;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
/**
* @author Wenyi Feng
*/
public class ServerThread extends Thread {
// socket
Socket socket = null;
public ServerThread (Socket socket) {
this.socket = socket;
}
// 操作
@Override
public void run() {
super.run();
InputStream inputStream = null;
InputStreamReader inputStreamReader = null;
BufferedReader bufferedReader = null;
OutputStream outputStream = null;
PrintWriter printWriter = null;
try {
inputStream = socket.getInputStream(); // 字节输入流
inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream); // 字符流
bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader); // 缓冲
String info = null;
while ((info = bufferedReader.readLine()) != null) {
System.out.println("我是服务器,客户端说:" + info);
}
socket.shutdownInput();
// 给客户端响应
outputStream = socket.getOutputStream();
printWriter = new PrintWriter(outputStream);
printWriter.write("登录成功,欢迎你");
printWriter.flush();
socket.shutdownOutput();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 关闭
try {
if (printWriter != null)
printWriter.close();
if (outputStream != null)
outputStream.close();
if (bufferedReader != null)
bufferedReader.close();
if (inputStreamReader != null)
inputStreamReader.close();
if (inputStream != null)
inputStream.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
Server
final AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
try {
// 创建服务端socket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9001);
// 监听
System.out.println("******服务端即将启动*********");
Socket socket = null;
while (true) {
socket = serverSocket.accept();
ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);
serverThread.start();
count.getAndIncrement();
System.out.println("客户端数量:" + count);
InetAddress inetAddress = socket.getInetAddress();
System.out.println("当前客户端IP:" + inetAddress.getHostAddress());
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
Client
try {
// 客户端socket
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9001);
// 发送信息
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); // 字节输出流
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); // 打印流
printWriter.write("用户名:admin;密码:admin");
printWriter.flush();
socket.shutdownOutput();
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
String data = null;
while ((data = bufferedReader.readLine()) != null) {
System.out.println("我是客户端,服务器说:" + data);
}
socket.shutdownInput();
// 关闭资源
bufferedReader.close();
inputStream.close();
printWriter.close();
outputStream.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
测试:
UDP编程
UDP协议(用户数据报协议)是无连接的、不可靠的、无序的,速度快
进行数据传输时,首先将要传输的数据定义成数据报(Datagram),大小限制在64k,在数据报中指明数据索要达到的Socket(主机地址和端口号),然后再将数据报发送出去
DatagramPacket类:表示数据报包
DatagramSocket类:进行端到端通信的类
1、服务器端实现步骤
① 创建DatagramSocket,指定端口号
② 创建DatagramPacket
③ 接受客户端发送的数据信息
④ 读取数据
try {
/**
* 接收数据
*/
// 1、创建服务器端DatagramSocket,指定端口
DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(9002);
// 2、创建数据报,用于接收客户端发送的数据
byte[] data = new byte[1024]; // 创建字节数据,指定接收数据报的大小
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(data, data.length);
// 3、接收客户端发送的数据
System.out.println("服务器端已经启动,等待客户端发送数据");
datagramSocket.receive(datagramPacket); // 此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
// 4、读取数据
String info = new String(data, 0, datagramPacket.getLength());
System.out.println("我是服务器,客户端说:" + info);
/**
* 响应
*/
// 1、定义客户端的地址、端口号、数据
InetAddress inetAddress = datagramPacket.getAddress();
int port = datagramPacket.getPort();
byte[] data2 = "登录成功,欢迎你".getBytes();
// 2、创建数据报
DatagramPacket datagramPacket2 = new DatagramPacket(data2, data2.length, inetAddress, port);
// 3、响应客户端
datagramSocket.send(datagramPacket2);
// 4、关闭资源
datagramSocket.close();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
2、客户端实现步骤
① 定义发送信息
② 创建DatagramPacket,包含将要发送的信息
③ 创建DatagramSocket
④ 发送数据
try {
/**
* 发送数据
*/
// 1、定义服务器的地址、端口号、数据
InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("localhost");
int port = 9002;
byte[] data = "用户名:admin;密码:123".getBytes();
// 2、创建数据报,包含发送的数据信息
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(data, data.length, inetAddress, port);
// 3、创建DatagramSocket对象
DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();
// 4、想服务器端发送数据报
datagramSocket.send(datagramPacket);
/**
* 接收数据
*/
// 1、接收响应的信息
byte[] data2 = new byte[1024];
DatagramPacket datagramPacket2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);
// 2、接收服务器端数据
datagramSocket.receive(datagramPacket2);
// 3、读取数据
String reply = new String(data2, 0, datagramPacket2.getLength());
System.out.println("我是客户端,服务器端说:" + reply);
// 4、关闭资源
datagramSocket.close();
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
测试:
注意问题:
1、多线程的优先级问题:
根据实际的经验,适当的降低优先级,否侧可能会有程序运行效率低的情况
2、是否关闭输出流和输入流:
对于同一个socket,如果关闭了输出流,则与该输出流关联的socket也会被关闭,所以一般不用关闭流,直接关闭socket即可
3、使用TCP通信传输对象,IO中序列化部分
4、socket编程传递文件,IO流部分
资料
1、代码:socket-demo
2、视频资料:Java Socket应用---通信是这样练成的