包子学系列——Java基础第十四章_网络编程

作者： 作者的头像   cyb-包子 ,  2020-11-11 20:31:10 ,  所有人可见 ,  阅读 903

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第十四章 网络编程

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更好的阅读体验

InetAddress类

实现网络通信需要解决的两个问题

  1. 如何准确地定位网络上一台或多台主机；定位主机上的特定的应用
  2. 找到主机后如何可靠高效地进行数据传输

网络通信的两个要素

  1. 对应问题一：IP和端口号
  2. 对应问题二：提供网络通信协议：TCP/IP参考模型（应用层、传输层、网络层、物理+数据链路层）

通信要素一：IP和端口号

IP的理解

  1. IP:唯一的标识 Internet 上的计算机（通信实体）
  2. 在Java中使用InetAddress类代表IP
  3. IP分类：IPv4 和 IPv6 ; 万维网 和 局域网
  4. 域名: www.baidu.com www.mi.com www.sina.com www.jd.com
  5. 本地回路地址：127.0.0.1 对应着：localhost

域名解析：域名容易记忆，当在连接网络时输入一个主机的域名后，域名服务器(DNS)负责将域名转化成IP地址，这样才能和主机建立连接。 -------域名解析

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。

InetAddress类:此类的一个对象就代表着一个具体的IP地址

Internet上的主机有两种方式表示地址:

InetAddress类主要表示IP地址，两个子类：Inet4Address、Inet6Address。

InetAddress 类 对 象 含 有 一 个 Internet 主 机 地 址 的 域 名 和 IP 地 址 ： www.atguigu.com 和 202.108.35.210。

实例化

netAddress类没有提供公共的构造器，而是提供了如下几个静态方法来获取 InetAddress实例

getByName(String host) 、 getLocalHost()

public static InetAddress getLocalHost()

public static InetAddress getByName(String host)

常用方法

getHostName() / getHostAddress()

public String getHostAddress()：返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。

public String getHostName()：获取此 IP 地址的主机名

例子

image-20201111193816114.png

端口号

正在计算机上运行的进程

  • 要求：不同的进程不同的端口号
  • 范围：被规定为一个 16 位的整数 0~65535。
  • 端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket

通信要素二：网络通信协议

分型模型

image-20201111193924155.png

TCP和UDP的区别

image-20201111193935618.png

TCP三次握手和四次挥手

image-20201111194012602.png

image-20201111194102042.png

Socket分类

  • 流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依赖的字节流服务
  • 数据报套接字（datagram socket）：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务

TCP网络编程

基于Socket的TCP编程

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客户端Socket的工作过程包含以下四个基本的步骤：

  • 创建 Socket：根据指定服务端的 IP 地址或端口号构造 Socket 类对象。若服务器端 响应，则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败，会出现异常。
  • 打开连接到 Socket 的输入/出流： 使用 getInputStream()方法获得输入流，使用 getOutputStream()方法获得输出流，进行数据传输
  • 按照一定的协议对 Socket 进行读/写操作：通过输入流读取服务器放入线路的信息 （但不能读取自己放入线路的信息），通过输出流将信息写入线程。
  • 关闭 Socket：断开客户端到服务器的连接，释放线路

服务器程序的工作过程包含以下四个基本的步骤

  • 调用 ServerSocket(int port) ：创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口 上。用于监听客户端的请求
  • 调用 accept()：监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信 套接字对象
  • 调用 该Socket类对象的 getOutputStream() 和 getInputStream ()：获取输出 流和输入流，开始网络数据的发送和接收。
  • 关闭ServerSocket和Socket对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

代码示例1 发送信息

客户端发送信息给服务端，服务端将数据显示在控制台上

//客户端
@Test
public void client()  {
    Socket socket = null;
    OutputStream os = null;
    try {
        //1.创建Socket对象，指明服务器端的ip和端口号
        InetAddress inet = InetAddress.getByName("192.168.14.100");
        socket = new Socket(inet,8899);
        //2.获取一个输出流，用于输出数据
        os = socket.getOutputStream();
        //3.写出数据的操作
        os.write("你好，我是客户端mm".getBytes());
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        //4.资源的关闭
        if(os != null){
            try {
                os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
        if(socket != null){
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
}

//服务端
@Test
public void server()  {

    ServerSocket ss = null;
    Socket socket = null;
    InputStream is = null;
    ByteArrayOutputStream baos = null;
    try {
        //1.创建服务器端的ServerSocket，指明自己的端口号
        ss = new ServerSocket(8899);
        //2.调用accept()表示接收来自于客户端的socket
        socket = ss.accept();
        //3.获取输入流
        is = socket.getInputStream();

        //不建议这样写，可能会乱码
        //        byte[] buffer = new byte[1024];
        //        int len;
        //        while((len = is.read(buffer)) != -1){
        //            String str = new String(buffer,0,len);
        //            System.out.print(str);
        //        }
        //4.读取输入流中的数据
        baos = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] buffer = new byte[5];
        int len;
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            baos.write(buffer,0,len);
        }

        System.out.println(baos.toString());

        System.out.println("收到了来自于：" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "的数据");

    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(baos != null){
            //5.关闭资源
            try {
                baos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(is != null){
            try {
                is.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(socket != null){
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(ss != null){
            try {
                ss.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

}

代码示例2 上传文件

客户端发送文件给服务端，服务端将文件保存在本地

@Test
public void client() throws IOException {
    //1.
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9090);
    //2.
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    //3.
    FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("beauty.jpg"));
    //4.
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while((len = fis.read(buffer)) != -1){
        os.write(buffer,0,len);
    }
    //5.
    fis.close();
    os.close();
    socket.close();
}

@Test
public void server() throws IOException {
    //1.
    ServerSocket ss = new ServerSocket(9090);
    //2.
    Socket socket = ss.accept();
    //3.
    InputStream is = socket.getInputStream();
    //4.
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("beauty1.jpg"));
    //5.
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while((len = is.read(buffer)) != -1){
        fos.write(buffer,0,len);
    }
    //6.
    fos.close();
    is.close();
    socket.close();
    ss.close();

}

代码示例3 返送文件，返回信息

@Test
public void client() throws IOException {
    //1.
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9090);
    //2.
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    //3.
    FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("beauty.jpg"));
    //4.
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while((len = fis.read(buffer)) != -1){
        os.write(buffer,0,len);
    }
    //关闭数据的输出
    socket.shutdownOutput();

    //5.接收来自于服务器端的数据，并显示到控制台上
    InputStream is = socket.getInputStream();
    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
    byte[] bufferr = new byte[20];
    int len1;
    while((len1 = is.read(buffer)) != -1){
        baos.write(buffer,0,len1);
    }

    System.out.println(baos.toString());

    //6.
    fis.close();
    os.close();
    socket.close();
    baos.close();
}

@Test
public void server() throws IOException {
    //1.
    ServerSocket ss = new ServerSocket(9090);
    //2.
    Socket socket = ss.accept();
    //3.
    InputStream is = socket.getInputStream();
    //4.
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("beauty2.jpg"));
    //5.
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while((len = is.read(buffer)) != -1){
        fos.write(buffer,0,len);
    }

    System.out.println("图片传输完成");

    //6.服务器端给予客户端反馈
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    os.write("你好，美女，照片我已收到，非常漂亮！".getBytes());

    //7.
    fos.close();
    is.close();
    socket.close();
    ss.close();
    os.close();

}

小结图

左服务端、右客户端

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客户端

  • 自定义
  • 浏览器

服务端

  • 自定义
  • Tomcat服务器

UDP网络编程

类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。

UDP数据报通过数据报套接字 DatagramSocket 发送和接收，系统不保证 UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达

DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP 地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号

UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接。如同发快递包裹一样。

流程

  1. DatagramSocket与DatagramPacket
  2. 建立发送端，接收端
  3. 建立数据包
  4. 调用Socket的发送、接收方法
  5. 关闭Socket

发送端与接收端是两个独立的运行程序

例子1

发送端

DatagramSocket ds = null;
try {
    ds = new DatagramSocket();
    byte[] by = "hello,atguigu.com".getBytes();
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(by, 0, by.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 10000);
    ds.send(dp);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (ds != null)
        ds.close();
}

接收端

DatagramSocket ds = null;
try {
    ds = new DatagramSocket(10000);
    byte[] by = new byte[1024];
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(by, by.length);
    ds.receive(dp);
    String str = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
    System.out.println(str + "--" + dp.getAddress());
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (ds != null)
    ds.close();
}

代码示例

//发送端
@Test
public void sender() throws IOException {

    DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

    String str = "我是UDP方式发送的导弹";
    byte[] data = str.getBytes();
    InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,0,data.length,inet,9090);

    socket.send(packet);

    socket.close();

}

//接收端
@Test
public void receiver() throws IOException {

    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);

    byte[] buffer = new byte[100];
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);

    socket.receive(packet);

    System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));

    socket.close();
}

URL编程

URL(Uniform Resource Locator)：统一资源定位符，它表示 Internet 上某一 资源的地址。

URL的5个基本结构

http://localhost:8080/examples/beauty.jpg?username=Tom

协议 主机名 端口号 资源地址 参数列表

如何实例化

URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg?username=Tom");

常用方法

一个URL对象生成后，其属性是不能被改变的，但可以通过它给定的 方法来获取这些属性：

public String getProtocol( ) 获取该URL的协议名
public String getHost( ) 获取该URL的主机名
public String getPort( ) 获取该URL的端口号
public String getPath( ) 获取该URL的文件路径
public String getFile( ) 获取该URL的文件名
public String getQuery( ) 获取该URL的查询名

URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/myTest.txt");
System.out.println("getProtocol() :"+url.getProtocol());
System.out.println("getHost() :"+url.getHost());
System.out.println("getPort() :"+url.getPort());
System.out.println("getPath() :"+url.getPath());
System.out.println("getFile() :"+url.getFile());
System.out.println("getQuery() :"+url.getQuery());

//=============================
getProtocol() :http
getHost() :localhost
getPort() :8080
getPath() :/examples/myTest.txt
getFile() :/examples/myTest.txt
getQuery() :null

可以读取、下载对应的url资源

URLConnection：表示到URL所引用的远程对象的连接。当与一个URL建立连接时， 首先要在一个 URL 对象上通过方法 openConnection() 生成对应的 URLConnection 对象。如果连接过程失败，将产生IOException.

通过URLConnection对象获取的输入流和输出流，即可以与现有的CGI 程序进行交互。

public static void main(String[] args) {

    HttpURLConnection urlConnection = null;
    InputStream is = null;
    FileOutputStream fos = null;
    try {
        URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg");

        urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();

        urlConnection.connect();

        is = urlConnection.getInputStream();
        fos = new FileOutputStream("day10\\beauty3.jpg");

        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }

        System.out.println("下载完成");
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        //关闭资源
        if(is != null){
            try {
                is.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(fos != null){
            try {
                fos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(urlConnection != null){
            urlConnection.disconnect();
        }
    }
}

URI、URL和URN的区别

URI，是uniform resource identifier，统一资源标识符，用来唯一的标识一个 资源。而URL是uniform resource locator，统一资源定位符，它是一种具体 的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。

而URN，uniform resource name，统一资源命名，是通过名字来标识资源， 比如mailto:java-net@java.sun.com。

也就是说，URI是以一种抽象的，高层 次概念定义统一资源标识，而URL和URN则是具体的资源标识的方式。URL 和URN都是一种URI。

5 评论

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繁花似锦   2020-11-11 21:15         踩      回复

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冷丁Hacker   2020-11-11 20:55         踩      回复

java基础 第14章？ 你是按照某本书学的吗

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cyb-包子   2020-11-11 21:00         踩      回复

我是把尚硅谷的一个Java基础教学，把他的笔记记录的，视频太长了，用文字也比较方便自己回顾

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冷丁Hacker   2020-11-11 21:01    回复了 cyb-包子 的评论         踩      回复

可以 我也看过b站尚硅谷的 前边感觉讲的太简单了，后面就没看了。不知道后面讲的怎么样哈哈

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寂静星石   2020-11-11 20:40         踩      回复

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