Java Socket应用-通信是这样练成的

网络基础知识

两台计算机通过网络进行通讯，需要满足一些必然条件

  • 两台主机需要唯一标识，用来表示它们的身份，它们所在位置
  • 共同的语言：协议
  • 相应的端口号：辨别一台主机的多个应用程序

TCP/IP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

TCP/IP五层模型

  • 5、应用层：用户直接接触到的，HTTP超文本传输协议、FTP文件传输协议、SMTP简单邮件传递协议、Telnet远程登录服务
  • 4、传输层：TCP/IP协议
  • 3、网络层
  • 2、数据链路层
  • 1、物理层 ：网线、网卡
五层模型

IP地址：为实现网络中不同计算机之间的通讯，每台机器都必须有一个唯一的标识。

IPV4：IP规范的第四个版本

端口：1、用于区分不同应用程序；2、端口号范围为065535，其中01023为系统所保留（像HTTP、FTP）
3、IP地址和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。
4、http：80 ftp：21 telnet：23

Java中的网络支持

针对网络通信的不同层次，Java提供的网络功能有四大类：
1、InetAddress：用于标识网络上的硬件资源，表示互联网协议（IP）地址；
2、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；
3、Sockets：使用TCP协议实现网络通信的Socket相关的类；
4、Datagram：使用UDP协议，将数据保存在数据报中，通过网络进行通讯。

InetAddress

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.Arrays;

public class InetAddressTest {

    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        // 获取本机的InetAddress实例
        InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println("计算名：" + address.getHostName());
        System.out.println("IP地址：" + address.getHostAddress());
        byte[] bytes = address.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(address);// 直接输出InetAddress对象

        // 根据机器名获取InetAddress实例
        // InetAddress address2=InetAddress.getByName("laurenyang");
        InetAddress address2 = InetAddress.getByName("1.1.1.10");
        System.out.println("计算名：" + address2.getHostName());
        System.out.println("IP地址：" + address2.getHostAddress());
    }
}

URL（Uniform Resource Locator）

  • 统一资源定位符，表示Internet上某一资源的地址；
  • URL由两部分组成：协议名称和资源名称，中间用冒号隔开；
  • 在java.net包中，提供了URL类来表示URL。
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

public class URLTest {
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建一个URL实例
            URL imooc = new URL("http://www.imooc.com");
            // ?后面表示参数，#后面表示锚点
            URL url = new URL(imooc, "/index.html?username=tom#test");
            System.out.println("协议：" + url.getProtocol());
            System.out.println("主机：" + url.getHost());
            // 如果未指定端口号，则使用默认的端口号，此时getPort()方法返回值为-1
            System.out.println("端口：" + url.getPort());
            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();
        }
    }
}

获取网络内容

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

/**
  * 使用URL读取网页内容
  */
public class URLReadTest {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建一个URL实例
            URL url = new URL("http://www.baidu.com");
            // 通过URL的openStream方法获取URL对象所表示的资源的字节输入流
            InputStream is = url.openStream();
            // 将字节输入流转换为字符输入流
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "utf-8");
            // 为字符输入流添加缓冲
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
            String data = br.readLine();// 读取数据
            while (data != null) {// 循环读取数据
                System.out.println(data);// 输出数据
                data = br.readLine(); // 一次读取一行
            }
            br.close();
            isr.close();
            is.close();
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Socket通信

TCP协议是面向连接、可靠的、有序的，以字节流的方式发送数据

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
实现网络通信的类

Socket通信实现步骤

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

实现步骤

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响应信息
5、关闭相关资源

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，通过输出流向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、关闭相关资源

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

/*
 * 基于TCP协议的Socket通信，实现用户登陆
 * 服务器端
 */
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1.创建一个服务器端Socket，即ServerSocket，指定绑定的端口，并监听此端口
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
            Socket socket = null;
            // 记录客户端的数量
            int count = 0;
            System.out.println("***服务器即将启动，等待客户端的连接***");
            // 循环监听等待客户端的连接
            while (true) {
                // 调用accept()方法开始监听，等待客户端的连接
                socket = serverSocket.accept();
                // 创建一个新的线程
                ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);
                serverThread.setPriority(4); // 设置线程的优先级，范围为[0-10]，默认为5
                // 启动线程
                serverThread.start();

                count++;// 统计客户端的数量
                System.out.println("客户端的数量：" + count);
                InetAddress address = socket.getInetAddress();
                System.out.println("当前客户端的IP：" + address.getHostAddress());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

/*
 * 客户端
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1.创建客户端Socket，指定服务器地址和端口
            Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
            // 2.获取输出流，向服务器端发送信息
            OutputStream os = socket.getOutputStream();// 字节输出流
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);// 将输出流包装为打印流
            pw.write("用户名：alice;密码：789");
            pw.flush();
            socket.shutdownOutput();// 关闭输出流
            // 3.获取输入流，并读取服务器端的响应信息
            InputStream is = socket.getInputStream();
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            String info = null;
            while ((info = br.readLine()) != null) {
                System.out.println("我是客户端，服务器说：" + info);
            }
            // 4.关闭资源
            br.close();
            is.close();
            pw.close();
            os.close();
            socket.close();
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/*
 * 服务器线程处理类
 */
public class ServerThread extends Thread {
    // 和本线程相关的Socket
    Socket socket = null;

    public ServerThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    // 线程执行的操作，响应客户端的请求
    public void run() {
        InputStream is = null;
        InputStreamReader isr = null;
        BufferedReader br = null;
        OutputStream os = null;
        PrintWriter pw = null;
        try {
            // 获取输入流，并读取客户端信息
            is = socket.getInputStream();
            isr = new InputStreamReader(is);
            br = new BufferedReader(isr);
            String info = null;
            while ((info = br.readLine()) != null) {// 循环读取客户端的信息
                System.out.println("我是服务器，客户端说：" + info);
            }
            socket.shutdownInput();// 关闭输入流
            // 获取输出流，响应客户端的请求
            os = socket.getOutputStream();
            pw = new PrintWriter(os);
            pw.write("欢迎您！");
            pw.flush();// 调用flush()方法将缓冲输出
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭资源
            try {
                if (pw != null)
                    pw.close();
                if (os != null)
                    os.close();
                if (br != null)
                    br.close();
                if (isr != null)
                    isr.close();
                if (is != null)
                    is.close();
                if (socket != null)
                    socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

UDP Socket编程

UDP协议（用户数据报协议）是无连接、不可靠的、传输无序的。

UDP进行数据传输时，首先需要将要传输的数据定义成数据报（Datagram），在数据报中指明数据所要达到Socket（主机地址和端口号），然后再将数据报发送出去。

Java相关操作类

  • DatagramPacket：表示数据报包
  • DatagramSocket：进行端到端通信的类

服务端实现步骤：
1、创建DatagramSocket，指定端口号
2、创建DatagramPacket
3、接收客户端发送的数据信息
4、读取数据

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DatgramSocket
4、发送数据

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

/*
 * 服务器端，实现基于UDP的用户登陆
 */
public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 接收客户端发送的数据
         */
        // 1.创建服务器端DatagramSocket，指定端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);
        // 2.创建数据报，用于接收客户端发送的数据
        byte[] data = new byte[1024];// 创建字节数组，指定接收的数据包的大小
        DatagramPacket packet = 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");
        socket.receive(packet);// 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, packet.getLength());
        System.out.println("我是服务器，客户端说：" + info);

        /*
         * 向客户端响应数据
         */
        // 1.定义客户端的地址、端口号、数据
        InetAddress address = packet.getAddress();
        int port = packet.getPort();
        byte[] data2 = "欢迎您!".getBytes();
        // 2.创建数据报，包含响应的数据信息
        DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length, address, port);
        // 3.响应客户端
        socket.send(packet2);
        // 4.关闭资源
        socket.close();
    }
}

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

/*
 * 客户端
 */
public class UDPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 向服务器端发送数据
         */
        // 1.定义服务器的地址、端口号、数据
        InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 8800;
        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 packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
        // 3.创建DatagramSocket对象
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        // 4.向服务器端发送数据报
        socket.send(packet);

        /*
         * 接收服务器端响应的数据
         */
        // 1.创建数据报，用于接收服务器端响应的数据
        byte[] data2 = new byte[1024];
        DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);
        // 2.接收服务器响应的数据
        socket.receive(packet2);
        // 3.读取数据
        String reply = new String(data2, 0, packet2.getLength());
        System.out.println("我是客户端，服务器说：" + reply);
        // 4.关闭资源
        socket.close();
    }
}

多线程的优先级：未设置优先级可能会导致运行时速度非常慢，可降低优先级

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。

综合练习

最后编辑于 ：
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