Java网络编程详解

时间  2019-11-18
标签 java 网络 编程 详解 栏目 Java 繁體版
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内容：java

一、网络通讯协议编程

二、UDP与TCP数组

三、UDP通讯安全

四、TCP通讯服务器

五、网络编程总结网络

 

 

 

一、网络通讯协议socket

(1)基本概念学习

网络：由多台计算机以及外部设备链接起来的一个系统，咱们称之为网络spa

通讯协议：就像交通规则，规定网络上传输的数据的格式、大小、速度等.net

在咱们如今的网络中都有哪些通讯协议：

  • TCP/IP
  • UDP
  • 其余协议

 

(2)TCP/IP

网络通讯协议有不少种，目前应用最普遍的是TCP/IP协议(Transmission Control Protocal/Internet Protocal)，

它是一个包括TCP协议和IP协议，UDP（User Datagram Protocal）协议和其它一些协议的协议组，在学习具体协议

以前首先了解一下TCP/IP协议组的层次结构。

在进行数据传输时，要求发送的数据与收到的数据彻底同样，这时，就须要在原有的数据上添加不少信息，以保证数据在

传输过程当中的数据格式彻底一致。TCP/IP协议的层次结构比较简单，共分为四层，如图所示：

上图中，TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层，每层分别负责不一样的通讯功能，详细解释：

  • 链路层：链路层是用于定义物理传输通道，一般是对某些网络链接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动。
  • 网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。
  • 运输层：主要使网络程序进行通讯，在进行网络通讯时，能够采用TCP协议，也能够采用UDP协议。
  • 应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等

 

(3)IP地址和端口号

IP地址：网络中每一台计算机的逻辑标识

端口号：区分计算机中的不一样程序(0到65535)

总结：当咱们向别的计算机发送信息时咱们能够经过IP地址找到计算机，经过端口号肯定应用程序

 

(4)InetAddress类使用

了解了IP地址的做用，咱们看学习下JDK中提供了一个InetAdderss类，该类用于封装一个IP地址，并提供了

一系列与IP地址相关的方法，下表中列出了InetAddress类的一些经常使用方法：

上图中，列举了InetAddress的四个经常使用方法：

  • 前两个方法用于得到该类的实例对象，
  • 第一个方法用于得到表示指定主机的InetAddress对象，
  • 第二个方法用于得到表示本地的InetAddress对象。
  • 另外经过InetAddress对象即可获取指定主机名，IP地址等

接下来经过一个案例来演示InetAddress的经常使用方法，以下所示：

 1 import java.net.*;
 2 
 3 // INetAddress实例
 4 public class INetAddressDemo {
 5     public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
 6         InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();
 7         System.out.println(local);      // 打印格式: 用户名/IP地址
 8         InetAddress remote = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
 9 
10         System.out.println("本机的IP地址：" + local.getHostAddress());
11         System.out.println("本机的主机名为: " + local.getHostName());
12         System.out.println("itcast的IP地址：" + remote.getHostAddress());
13         System.out.println("itcast的主机名为：" + remote.getHostName());
14     }
15 }

 

 

二、UDP与TCP

(1)UDP协议

UDP协议的特色是面向无链接的通讯协议，不保证数据的完整性

即在数据传输时，数据的发送端和接收端不创建逻辑链接。简单来讲，当一台计算机向另一台计算机

发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，一样接收端在收到数据时，也不会向发送端

反馈是否收到数据,例如:咱们的供屏软件。

 

这种协议既然有那么多缺点为何还用它?

因为使用UDP协议消耗资源小，通讯效率高，因此一般都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议

都使用UDP协议，由于这种状况即便偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。

但在使用UDP协议传送数据时，因为UDP的面向无链接性，不能保证数据的完整性，所以在传输重要数据时

不建议使用UDP协议。UDP的交换过程以下图所示。

 

 

(2)TCP协议

TCP协议的特色是面向链接的通讯协议，保证数据的安全和完整性

即在传输数据前先在发送端和接收端创建逻辑链接，而后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的

数据传输。在TCP链接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出链接请求，每次链接的建立都

须要通过“三次握手”。第一次握手，客户端向服务器端发出链接请求，等待服务器确认，第二次握手，服务器端

向客户端回送一个响应，通知客户端收到了链接请求，第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认

链接。整个交互过程以下图所示：

因为TCP协议的面向链接特性，它能够保证传输数据的安全性，因此是一个被普遍采用的协议，例如在下载文件时，

若是数据接收不完整，将会致使文件数据丢失而不能被打开，所以，下载文件时必须采用TCP协议

 

 

三、UDP通讯

在UPD通讯中有2个经常使用的类,一个是数据包类DatagramPacket，一个是数据包发送接收器类DatagramSocket

(1)DatagramPacket类

前面介绍了UDP是一种面向无链接的协议，所以，在通讯时发送端和接收端不用创建链接。UDP通讯的过程就像是

货运公司在两个码头间发送货物同样。在码头发送和接收货物时都须要使用集装箱来装载货物，UDP通讯也是同样，

发送和接收的数据也须要使用“集装箱”进行打包，为此JDK中提供了一个DatagramPacket类，该类的实例对象就至关于

一个集装箱，用于封装UDP通讯中发送或者接收的数据。

想要建立一个DatagramPacket对象，首先须要了解一下它的构造方法。在建立发送端和接收端的DatagramPacket对象时，

使用的构造方法有所不一样，接收端的构造方法只须要接收一个字节数组来存放接收到的数据，而发送端的构造方法不但要

接收存放了发送数据的字节数组，还须要指定发送端IP地址和端口号。

构造方法以下：

经常使用方法以下：

 

(2)DatagramSocket类

DatagramPacket数据包的做用就如同是“集装箱”，能够将发送端或者接收端的数据封装起来。然而运输货物只有

“集装箱”是不够的，还须要有码头。在程序中须要实现通讯只有DatagramPacket数据包也一样不行，为此JDK中

提供了DatagramSocket类，DatagramSocket类的做用就相似于码头，使用这个类的实例对象就能够发送和接收

DatagramPacket数据包，发送数据的过程以下图所示：

构造方法：

  • 发送端：构造方法中能够指定端口号也能够不指定端口号
  • 接收端：构造方法中必需要指定端口号

经常使用方法：

 

(3)UDP通讯程序

大体过程以下所示：

发送端代码：

 1 import java.net.*;
 2 
 3 /*
 4  * 发送端:
 5  * 1,建立DatagramSocket对象
 6  * 2，建立DatagramPacket对象，并封装数据
 7  * 3，发送数据
 8  * 4，释放流资源
 9  */
10 
11 public class UDPSender {
12     public static void main(String[] args) throws Exception {
13         // 1,建立DatagramSocket对象
14         DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
15         // 2，建立DatagramPacket对象，并封装数据
16         // 构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。
17         byte[] buffer = "hello, UDP".getBytes();
18         InetAddress ip = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
19         int port = 12345;
20         DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, ip, port);
21         // 3，发送数据
22         ds.send(dp);
23         // 4，释放流资源
24         ds.close();
25 
26     }
27 }

 

接收端代码：

 1 import java.net.*;
 2 
 3 /*
 4  * UDP接收端
 5  * 
 6  * 1,建立DatagramSocket对象
 7  * 2,建立DatagramPacket对象
 8  * 3,接收数据存储到DatagramPacket对象中
 9  * 4,获取DatagramPacket对象的内容
10  * 5,释放流资源
11  */
12 
13 public class UDPReceiver {
14     public static void main(String[] args) throws Exception{
15         // 1,建立DatagramSocket对象,并指定端口号
16         int port = 12345;
17         DatagramSocket ds = new DatagramSocket(port);
18         // 2,建立DatagramPacket对象, 建立一个空的仓库
19         byte[] buffer = new byte[1024];
20         DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buffer, 1024);
21         // 3,接收数据存储到DatagramPacket对象中
22         System.out.println("等待发送端发送数据...");
23         ds.receive(dp);
24         // 4,获取DatagramPacket对象的内容
25         InetAddress ipAddress = dp.getAddress();
26         String ip = ipAddress.getHostAddress();// 获取到了IP地址
27         // 发来什么数据 getData()以及发来多少数据 getLenth()
28         byte[] data = dp.getData();
29         int length = dp.getLength();
30         // 显示收到的数据
31         String dataStr = new String(data, 0, length);
32         System.out.println("IP地址：" + ip + "数据是" + dataStr);
33         // 5,释放流资源
34         ds.close();
35 
36     }
37 }

 

 

四、TCP通讯

TCP通讯同UDP通讯同样，都能实现两台计算机之间的通讯，通讯的两端都须要建立socket对象。

区别在于，UDP中只有发送端和接收端，不区分客户端与服务器端，计算机之间能够任意地发送数据

而TCP通讯是严格区分客户端与服务器端，在通讯时，必须先由客户端去链接服务器端才能实现通讯，

服务器端不能够主动链接客户端，而且服务器端程序须要事先启动，等待客户端的链接。

在JDK中提供了两个类用于实现TCP程序，一个是Socket类，用于表示客户端，另外一个是ServerSocket类，用于表示服务器端。

通讯时，首先建立表明服务器端的ServerSocket对象，该对象至关于开启一个服务，并等待客户端的链接，

而后建立表明客户端的Socket对象向服务器端发出链接请求，服务器端响应请求，二者创建链接开始通讯。

(1)ServerSocket

构造方法：

经常使用方法：

ServerSocket对象负责监听某台计算机的某个端口号，在建立ServerSocket对象后，须要继续调用该对象的accept()方法，

接收来自客户端的请求。当执行了accept()方法以后，服务器端程序会发生阻塞，直到客户端发出链接请求，accept()方法

才会返回一个Scoket对象用于和客户端实现通讯，程序才能继续向下执行。

 

(2)Socket

构造方法：

 

 经常使用方法：

在Socket类的经常使用方法中，getInputStream()和getOutStream()方法分别用于获取输入流和输出流。当客户端和服务端创建链接后，

数据是以IO流的形式进行交互的，从而实现通讯。

接下来经过一张图来描述服务器端和客户端的数据传输，以下图所示：

 

(3)TCP通讯程序

服务器端：

 1 /*
 2  * TCP 服务器端
 3  * 
 4  * 1,建立服务器ServerSocket对象（指定服务器端口号）
 5  * 2,开启服务器了，等待客户端的链接，当客户端链接后，能够获取到链接服务器的客户端Socket对象
 6  * 3,给客户端反馈信息
 7  * 4,关闭流资源
 8  */
 9 
10 import java.io.*;
11 import java.net.*;
12 
13 public class TCPServer {
14     public static void main(String[] args) throws IOException {
15         //1,建立服务器ServerSocket对象（指定服务器端口号）
16         ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
17         //2,开启服务器了，等待客户端的链接，当客户端链接后，能够获取到链接服务器的客户端Socket对象
18         Socket s = ss.accept();
19         //3,给客户端反馈信息
20         /*
21          * a,获取客户端的输出流
22          * b,在服务端端，经过客户端的输出流写数据给客户端
23          */
24         //a,获取客户端的输出流
25         OutputStream out = s.getOutputStream();
26         //b,在服务端端，经过客户端的输出流写数据给客户端
27         out.write("你已经链接上了服务器".getBytes());
28         //4,关闭流资源
29         out.close();
30         s.close();
31         //ss.close();  服务器流 一般都是不关闭的
32     }
33 
34 }

 

客户端：

 1 /*
 2  * TCP 客户端
 3  * 
 4  * 1,建立客户端Socket对象,（指定要链接的服务器地址与端口号）
 5  * 2,获取服务器端的反馈回来的信息
 6  * 3,关闭流资源
 7  */
 8 
 9 import java.io.*;
10 import java.net.*;
11 
12 public class TCPClient {
13     public static void main(String[] args) throws IOException {
14         // 1，建立客户端Socket对象,（指定要链接的服务器地址与端口号）
15         Socket s = new Socket("127.0.0.1", 8888);
16         // 2,获取服务器端的反馈回来的信息
17         InputStream in = s.getInputStream();
18         // 把流中的数据存储到数组中，并记录读取字节的个数
19         byte[] buffer = new byte[1024];
20         int length = in.read(buffer);
21         // 显示数据
22         InetAddress ip = s.getInetAddress();
23         System.out.println(ip + new String(buffer, 0, length));
24         // 3,关闭流资源
25         in.close();
26         s.close();
27 
28     }
29 }

 

服务端和客户端：

 

(4)文件上传案例

文件上传大体过程：

 1 import java.io.*;
 2 import java.net.*;
 3 
 4 public class FileUploadServer {
 5     public static void main(String[] args) throws IOException {
 6         //1,建立服务器，等待客户端链接
 7         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
 8         Socket clientSocket = serverSocket.accept();
 9         //显示哪一个客户端Socket链接上了服务器
10         InetAddress ipObject = clientSocket.getInetAddress();//获得IP地址对象
11         String ip = ipObject.getHostAddress(); //获得IP地址字符串
12         System.out.println("客户端的IP:" + ip);
13         
14         //2,获取Socket的输入流
15         InputStream in = clientSocket.getInputStream();
16         //3,建立目的地的字节输出流  
17         BufferedOutputStream fileOut = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\upload\\" + System.currentTimeMillis() + ".jpg"));
18         //4,把Socket输入流中的数据，写入目的地的字节输出流中
19         byte[] buffer = new byte[1024];
20         int len = -1;
21         while((len = in.read(buffer)) != -1){
22             //写入目的地的字节输出流中
23             fileOut.write(buffer, 0, len);
24         }
25         
26         //-----------------反馈信息---------------------
27         //5,获取Socket的输出流, 做用：写反馈信息给客户端
28         OutputStream out = clientSocket.getOutputStream();
29         //6,写反馈信息给客户端
30         out.write("图片上传成功".getBytes());
31         
32         out.close();
33         fileOut.close();
34         in.close();
35         clientSocket.close();
36         //serverSocket.close();
37     }
38 
39 }
 1 import java.io.*;
 2 import java.net.*;
 3 
 4 public class FileUploadClient {
 5     public static void main(String[] args) throws IOException {
 6         // 1,建立客户端Socket，链接服务器
 7         Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
 8         // 2,获取Socket流中的输出流，功能：用来把数据写到服务器
 9         OutputStream out = socket.getOutputStream();
10         // 3,建立字节输入流，功能：用来读取数据源(图片)的字节
11         BufferedInputStream fileIn = new BufferedInputStream(
12                 new FileInputStream("D:\\test.jpg"));
13         // 4,把图片数据写到Socket的输出流中(把数据传给服务器)
14         byte[] buffer = new byte[1024];
15         int len = -1;
16         while ((len = fileIn.read(buffer)) != -1) {
17             // 把数据写到Socket的输出流中
18             out.write(buffer, 0, len);
19         }
20         // 5,客户端发送数据完毕，结束Socket输出流的写入操做，告知服务器端
21         socket.shutdownOutput();
22 
23         // -----------------反馈信息---------------------
24         // 6,获取Socket的输入流 做用： 读反馈信息
25         InputStream in = socket.getInputStream();
26         // 7,读反馈信息
27         byte[] info = new byte[1024];
28         // 把反馈信息存储到info数组中，并记录字节个数
29         int length = in.read(info);
30         // 显示反馈结果
31         System.out.println(new String(info, 0, length));
32 
33         // 8,关闭流
34         in.close();
35         fileIn.close();
36         out.close();
37         socket.close();
38     }
39 
40 }

 

 

五、网络编程总结

(1)基础知识

  • IP地址：用来惟一表示咱们本身的电脑的，是一个网络标示
  • 端口号： 用来区别当前电脑中的应用程序的
  • UDP: 传送速度快，可是容易丢数据，如视频聊天，语音聊天
  • TCP: 传送稳定，不会丢失数据，如文件的上传、下载

 

(2)UDP程序交互的流程

发送端：

1,建立DatagramSocket对象

2，建立DatagramPacket对象，并封装数据

3，发送数据

4，释放流资源

 

接收端：

1,建立DatagramSocket对象

2,建立DatagramPacket对象

3,接收数据存储到DatagramPacket对象中

4,获取DatagramPacket对象的内容

 5,释放流资源

 

(3)TCP程序交互的流程

客户端：

1,建立客户端的Socket对象

2,获取Socket的输出流对象

3,写数据给服务器

4,获取Socket的输入流对象

5，使用输入流，读反馈信息

6,关闭流资源

 

服务器端：

1，建立服务器端ServerSocket对象，指定服务器端端口号

2，开启服务器，等待着客户端Socket对象的链接，若有客户端链接，返回客户端的Socket对象

3,经过客户端的Socket对象，获取客户端的输入流，为了实现获取客户端发来的数据

4,经过客户端的输入流，获取流中的数据

5,经过客户端的Socket对象，获取客户端的输出流，为了实现给客户端反馈信息

6,经过客户端的输出流，写数据到流中

7,关闭流资源

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