Java网络编程基础详解
更新时间：2021年08月30日 14:05:00 作者：我永远信仰
网络编程是指编写运行在多个设备（计算机）的程序，这些设备都通过网络连接起来。本文介绍了一些网络编程基础的概念，并用Java来实现TCP和UDP的Socket的编程，来让读者更好的了解其原理
网络编程
1.1 概述
1.2、网络通信的要素
如何实现网络通信？
1.网络编程中有两个主要的问题
- 如何定位到网络上的一台或者多台主机
使用cmd——>ping命令，ping一个域名，可以看到访问的主机的IP地址
- 找到主机之后，如何进行通信。
2.网络编程中的三要素
- IP
- 端口号
- 网络通信协议(udp,tcp类)
1.3、IP
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收数据的计算机和识别发送的计算机，而lP地址就是这个标识号。也就是设备的标识
ip地址：InetAddress
- 使用IP可以唯一定位一台网络上的计算机
- 本机IP 127.0.0.1 本机localhost（唯一一个没网也能ping得通得ip）
- ip地址的分类
- ipv4/ipv6
- 公网（互联网）/私网（局域网）
可以用InetAddress查询Ip地址。
public class TestInetAddress {
public static void main(String[] args) {
try {
//查询网站IP地址
InetAddress ip1 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
System.out.println(ip1);//www.baidu.com/163.177.151.109
//查询本机
InetAddress ip2 = InetAddress.getLocalHost();
System.out.println(ip2);//飞雷神/192.168.153.1
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
还有一个InetSocketAddress类
1.4、端口
网络的通信，本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序，那么在网络通信时，如何区分这些应用程序呢?如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的应用程序了。也就是应用程序的标识
- 不同的进程有不同的端口号，用来区分应用程序
- 被规定
- TCP 0~65535
- UDP 0~65535
- 单个协议下，端口不冲突就可以使用。
- 端口分类
- 公有端口0~1023
- HTTP:80
- HTTPS:443
- FTP:21
- Telent:23
- 公有端口0~1023
- 程序注册端口012~49151
- Tomcat：80
- mysql：3306
- Oracle：1521
- 动态、私有
1.5、通信协议
协议:计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议
UDP协议
用户数据报协议(User Datagram Protocol)
- UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外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，同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。
- 由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输
- 例如视频会议通常采用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议
TCP协议
传输控制协议(Transmission Control Protocol)
- TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连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连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”
- 三次握手:TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠
第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，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，通知客户端收到了连接请求
第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接
形象记忆 三次握手（连接） A:你愁啥？ 发送请求 B:瞅你咋地？ 回应请求 A:来干一场！ 确认链接 四次挥手：（断开）
1.6、TCP模拟通信
客户端
1.连接服务器
2.发送消息
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
//客户端
public class TcpClientDemo01 {
private static OutputStream os;
private static Socket socket;
public static void main(String[] args) {
try {
//1.获得服务器的地址、端口号
InetAddress serverIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port=9999;//服务器的端口号
//2.创建一个Sock连接
socket = new Socket(serverIP,port);
//使用该链接发送IO流消息
os = socket.getOutputStream();
os.write("你好,吃饭了吗？".getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {//关闭资源
if(os!=null){
try {
os.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if (socket != null) {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
服务器
1.建立服务的端口
2.等待用户连接
3.接收用户的消息
import com.sun.xml.internal.messaging.saaj.util.ByteOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class TcpServerDemo01 {
private static ServerSocket serverSocket;
private static Socket socket;
private static InputStream stream;
private static ByteOutputStream baos;
public static void main(String[] args) throws IOException {
try {
//给自己一个地址，端口号
serverSocket = new ServerSocket(9999);
while(true) {
//等待客户端连接
socket = serverSocket.accept();
//读取客户端的消息
stream = socket.getInputStream();
//管道流
baos = new ByteOutputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while ((len = stream.read(bytes)) != -1) {
baos.write(bytes, 0, len);
}
System.out.println(baos.toString());
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
baos.close();
try {
stream.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
serverSocket.close();
}
}
}
文件上传
客服端上传文件
import com.sun.xml.internal.messaging.saaj.util.ByteOutputStream;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
public class TcpClientDemo02 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建一个Socket连接
Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9000);
//socket的输出流
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//读取文件的流
FileInputStream fis = new FileInputStream("bg.jpeg");
//写出文件
byte[] bytes = new byte[1024];//缓冲区
int len;
while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {//读到缓冲区
os.write(bytes, 0, len);//从缓冲区写到输出流
}
//通知服务器，我已经上传完成
socket.shutdownOutput();
//接收确定服务器接收完毕的信息，断开连接
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
ByteOutputStream bost = new ByteOutputStream();
byte[] bytes2 = new byte[1024];
int len2;
while ((len2 = inputStream.read(bytes2)) != -1) {
bost.write(bytes2,0,len2);
}
System.out.println(bost.toString());
//关闭资源
bost.close();
inputStream.close();
fis.close();
os.close();
socket.close();
}
}
服务器接收文件
package com.yong.tcp;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class TcpServerDemo02 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建链接
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
//监听客户端的连接
Socket socket = serverSocket.accept();
//获取输入流
InputStream inputStream = socket.getInputStream();//阻塞式监听，会一直等待
//文件输出
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("receiver.jpeg");
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
fos.write(bytes, 0, len);
}
//通知客户端，我已接收完毕
OutputStream os = socket.getOutputStream();
os.write("我接收完毕了，可以断开链接了".getBytes());
//关闭资源
os.close();
fos.close();
inputStream.close();
socket.close();
serverSocket.close();
}
}
1.7、UDP
UDP消息发送（聊天实现）
发送方
package com.yong.chat;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
public class ChatSendDemo01 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//建立一个端口
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);
//建立一个包裹
//准备数据，从控制台
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
while (true) {
String data = reader.readLine();//控制台控制输入
byte[] datas = data.getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, data.length(), new InetSocketAddress("localhost", 9999));
//发送包裹
socket.send(packet);
if ("bye".equals(data)) {
break;
}
}
socket.close();
}
}
接收方
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class ChatReceiverDemo01 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
while (true) {
//准备接收包裹
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length);
socket.receive(packet);//阻塞式接受包裹
byte[] data = packet.getData();//拿出消息
String receiveData = new String(data, 0, data.length);//转为字符串，注意不要导错包
System.out.println(receiveData);
//退出接收
if ("bye".equals(receiveData.trim())) {
break;
}
}
socket.close();
}
}
1.8、URL
实例：
爬取网络资源，url是网络资源的地址
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;
public class UrlDown {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//下载地址，
URL url = new URL("https://m701.music.126.net/20210813190206/833ba2325a035b223f2f315a7a5b1d4f/jdyyaac/0353/055e/565e/4910a621a524e5158013a4ccdad535d9.m4a");
//连接到这个资源
HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
InputStream is = connection.getInputStream();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("富士山下（陈奕迅）.m4a");
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while ((len = is.read(bytes)) != -1) {
fos.write(bytes, 0, len);
}
fos.close();
is.close();
connection.disconnect();//断开连接
}
}
总结
本篇文章就到这里了，希望能给你带来帮助，也希望您能够多多关注脚本之家的更多内容！
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