Java基礎-網絡編程篇

時間  2019-11-30
標籤 java 基礎 網絡 編程 欄目 Java 简体版
原文   原文鏈接

1. 網絡編程基礎

1.1 軟件結構

C/S結構 ：全稱爲Client/Server結構，是指客戶端和服務器結構。常見程序有ＱＱ、迅雷等軟件。html

B/S結構：全稱爲Browser/Server結構，是指瀏覽器和服務器結構。常見瀏覽器有谷歌、火狐等。java

兩種架構各有優點，可是不管哪一種架構，都離不開網絡的支持。網絡編程，就是在必定的協議下，實現兩臺計算機 的通訊的程序。web

1.2 網絡通訊協議

​ 網絡通訊協議：通訊協議是對計算機必須遵照的規則，只有遵照這些規則，計算機之間才能進行通訊。這就 比如在道路中行駛的汽車必定要遵照交通規則同樣，協議中對數據的傳輸格式、傳輸速率、傳輸步驟等作了編程

統一規定，通訊雙方必須同時遵照，最終完成數據交換。數組

​ TCP/IP協議： 傳輸控制協議/因特網互聯協議( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是瀏覽器

Internet最基本、最普遍的協議。它定義了計算機如何連入因特網，以及數據如何在它們之間傳輸的標準。它安全

的內部包含一系列的用於處理數據通訊的協議，並採用了4層的分層模型，每一層都呼叫它的下一層所提供的服務器

協議來完成本身的需求。網絡

1.3 協議分類

​ 通訊的協議仍是比較複雜的， java.net 包中包含的類和接口，它們提供低層次的通訊細節。咱們能夠直接使用這些類和接口，來專一於網絡程序開發，而不用考慮通訊的細節。多線程

  • TCP：傳輸控制協議 (Transmission Control Protocol)。TCP協議是面向鏈接的通訊協議，即傳輸數據以前，

    在發送端和接收端創建邏輯鏈接，而後再傳輸數據，它提供了兩臺計算機之間可靠無差錯的數據傳輸。

    • 三次握手：TCP協議中，在發送數據的準備階段，客戶端與服務器之間的三次交互，以保證鏈接的可靠。
      1. 第一次握手，客戶端向服務器端發出鏈接請求，等待服務器確認。
      2. 第二次握手，服務器端向客戶端回送一個響應，通知客戶端收到了鏈接請求。
      3. 第三次握手，客戶端再次向服務器端發送確認信息，確認鏈接。整個交互過程以下圖所示。
    • 完成三次握手，鏈接創建後，客戶端和服務器就能夠開始進行數據傳輸了。因爲這種面向鏈接的特性，TCP協議能夠保證傳輸數據的安全，因此應用十分普遍，例以下載文件、瀏覽網頁等。

  • UDP：用戶數據報協議(User Datagram Protocol)。UDP協議是一個面向無鏈接的協議。傳輸數據時，不需

    要創建鏈接，無論對方端服務是否啓動，直接將數據、數據源和目的地都封裝在數據包中，直接發送。每一個

    數據包的大小限制在64k之內。它是不可靠協議，由於無鏈接，因此傳輸速度快，可是容易丟失數據。平常應

    用中,例如視頻會議、QQ聊天等。

1.4 網絡編程三要素

  1. 協議：計算機網絡通訊必須遵照的規則，已經介紹過了，再也不贅述。

  2. IP地址：

    • 什麼是IP地址：指互聯網協議地址（Internet Protocol Address），俗稱IP。IP地址用來給一個網絡中的計算機設備作惟一的編號。假如咱們把「我的電腦」比做「一臺電話」的話，那麼「IP地址」就至關於「電話號碼」。

    • IP地址分類：

    • IPv4：是一個32位的二進制數，一般被分爲4個字節，表示成 a.b.c.d 的形式，例如 192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之間的十進制整數，那麼最多能夠表示42億個。

    • IPv6：因爲互聯網的蓬勃發展，IP地址的需求量越來越大，可是網絡地址資源有限，使得IP的分配愈加緊張。有資料顯示，全球IPv4地址在2011年2月分配完畢。 爲了擴大地址空間，擬經過IPv6從新定義地址空間，採用128位地址長度，每16個字節一組，分紅8組十六進 制數，表示成 ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789 ，號稱能夠爲全世界的每一粒沙子編上一個網址，這樣就解決了網絡地址資源數量不夠的問題。

    • 經常使用命令：

      • 查看本機IP地址，在控制檯輸入： ipconfig

      • 檢查網絡是否連通，在控制檯輸入：

        ping 空格 IP地址
ping 220.181.57.216
【特殊的IP地址】
本機IP地址： 127.0.0.1 、 localhost 。

  3. 端口號：

    ​ 網絡的通訊，本質上是兩個進程（應用程序）的通訊。每臺計算機都有不少的進程，那麼在網絡通訊時，如何區分這些進程呢？

    ​ 若是說IP地址能夠惟一標識網絡中的設備，那麼端口號就能夠惟一標識設備中的進程（應用程序）了。

    ​ 端口號：用兩個字節表示的整數，它的取值範圍是0-65535。其中，0~1023之間的端口號用於一些知名的網絡服務和應用，普通的應用程序須要使用1024以上的端口號。若是端口號被另一個服務或應用所佔用，會致使當前程序啓動失敗。

    ​ 利用 協議 + IP地址 + 端口號 三元組合，就能夠標識網絡中的進程了，那麼進程間的通訊就能夠利用這個標識與其它進程進行交互。

2. TCP通訊程序

2.1 TCP通訊程序介紹

​ TCP通訊能實現兩臺計算機之間的數據交互，通訊的兩端，要嚴格區分爲客戶端（Client）與服務端（Server）。

  • 兩端通訊步驟
    1. 服務端程序，須要事先啓動，等待客戶端的鏈接。
    2. 客戶端主動鏈接服務器端，鏈接成功才能通訊。服務端不能夠主動鏈接客戶端。
  • 在Java中，提供了兩個類用於實現TCP通訊程序
    1. 客戶端： java.net.Socket 類表示。建立 Socket 對象，向服務端發出鏈接請求，服務端響應請求，二者建 立鏈接開始通訊。
    2. 服務端： java.net.ServerSocket 類表示。建立 ServerSocket 對象，至關於開啓一個服務，並等待客戶端 的鏈接。

2.2 Socket類

Socket 類：該類實現客戶端套接字，套接字指的是兩臺設備之間通信的端點。

  • 構造方法：

    • public Socket(String host, int port) :建立套接字對象並將其鏈接到指定主機上的指定端口號。若是指定的host是null ，則至關於指定地址爲回送地址。

    • 回送地址(127.x.x.x) 是本機回送地址（Loopback Address），主要用於網絡軟件測試以及本地機進程間通訊，不管什麼程序，一旦使用回送地址發送數據，當即返回，不進行任何網絡傳輸。

    • 代碼

      Socket client = new Socket("127.0.0.1", 6666);

  • 成員方法：

    • public InputStream getInputStream() ： 返回此套接字的輸入流。
      • 若是此Scoket具備相關聯的通道，則生成的InputStream 的全部操做也關聯該通道。
      • 關閉生成的InputStream也將關閉相關的Socket。
    • public OutputStream getOutputStream() ： 返回此套接字的輸出流。
      • 若是此Scoket具備相關聯的通道，則生成的OutputStream 的全部操做也關聯該通道。
      • 關閉生成的OutputStream也將關閉相關的Socket。
    • public void close() ：關閉此套接字。
      • 一旦一個socket被關閉，它不可再使用。
      • 關閉此socket也將關閉相關的InputStream和OutputStream 。
    • public void shutdownOutput() ： 禁用此套接字的輸出流。
      • 任何先前寫出的數據將被髮送，隨後終止輸出流。

2.3 ServerSocket類

ServerSocket 類：這個類實現了服務器套接字，該對象等待經過網絡的請求。

  • 構造方法：public ServerSocket(int port)：使用該構造方法在建立ServerSocket對象時，就能夠將其綁定到一個指 定的端口號上，參數port就是端口號。

    • 代碼

      ServerSocket server = new ServerSocket(6666);

  • 成員方法：public Socket accept()：偵聽並接受鏈接，返回一個新的Socket對象，用於和客戶端實現通訊。該方法 會一直阻塞直到創建鏈接。

2.4 簡單的TCP網絡程序

  • TCP通訊分析圖解

    1. 【服務端】啓動,建立ServerSocket對象，等待鏈接。
    2. 【客戶端】啓動,建立Socket對象，請求鏈接。
    3. 【服務端】接收鏈接,調用accept方法，並返回一個Socket對象。
    4. 【客戶端】Socket對象，獲取OutputStream，向服務端寫出數據。

    5. 【服務端】Scoket對象，獲取InputStream，讀取客戶端發送的數據。

    6. 【服務端】Socket對象，獲取OutputStream，向客戶端回寫數據。
    7. 【客戶端】Scoket對象，獲取InputStream，解析回寫數據。

    8. 【客戶端】釋放資源，斷開鏈接。

  • 客戶端向服務器發送數據

    • 服務端代碼

      public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("啓動服務端...");
    // 1. 建立ServerSocket對象
    ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
    // 2. 接收客戶端的socket對象
    Socket socket = server.accept();
    // 3. 建立字節輸入流對象
    InputStream is = socket.getInputStream();
    // 4. 讀取數據
    int len = 0;
    byte[]bts = new byte[1024];
    len = is.read(bts);
    System.out.println(new String(bts,0,len));
    // 關閉網絡流
    is.close();
    // 關閉socket
    socket.close();

  }

    • 客戶端代碼

      public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("啓動客戶端");
    // 1. 建立Socket對象
    Socket sk = new Socket("127.0.0.1",6666);
    // 2. 建立字節網絡流輸出對象
    OutputStream os = sk.getOutputStream();
    // 3. 輸出內容
    os.write("你好哈，服務端大大".getBytes());
    // 關閉網絡流
    os.close();
    // 關閉socket
    sk.close();
  }

  • 服務器向客戶端回寫數據

  • 服務端代碼

    public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("啓動服務端...");
    // 1. 建立ServerSocket對象
    ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
    // 2. 接收客戶端的socket對象
    Socket socket = server.accept();
    // 3. 建立字節輸入流對象
    InputStream is = socket.getInputStream();
    // 4. 讀取數據
    int len = 0;
    byte[]bts = new byte[1024];
    len = is.read(bts);
    System.out.println(new String(bts,0,len));
    // 【-------服務端回寫數據--------】
    // 1. 建立輸出網絡流
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    // 2. 寫入內容
    os.write("我很好，謝謝，思密達".getBytes());
    // 關閉socket
    socket.close();
    server.close();

  }

  • 客戶端代碼

    public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("啓動客戶端");
    // 1. 建立Socket對象
    Socket sk = new Socket("127.0.0.1",6666);
    // 2. 建立字節網絡流輸出對象
    OutputStream os = sk.getOutputStream();
    // 3. 輸出內容
    os.write("你好哈，服務端大大".getBytes());
    // 【解析服務端的迴應】
    // 1. 建立輸入網絡流
    InputStream is = sk.getInputStream();
    // 2. 讀取數據
    int len = 0;
    byte[]bs = new byte[1024];
    len = is.read(bs);
    System.out.println(new String(bs,0,len));
    // 關閉socket
    sk.close();
  }

3. 文件上傳

3.1 文件上傳分析圖

3.2 基本實現

  • 服務端代碼

    public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("啓動服務端...");
    // 1. 建立SeverSocket對象，用來處理客戶端請求
    ServerSocket sever = new ServerSocket(6666);
    // 2. 獲取socket對象，用來處理請求
    Socket socket = sever.accept();
    // 3. 建立本地輸入流對象，用來讀取客戶端發送的數據
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
    // 4. 建立本地輸出流對象，把客戶端上傳的文件寫入本地
    String fileName = System.currentTimeMillis() + "" + (new Random().nextInt(99999)) + ".jpg";
    File file = new File("d:\\upload");
    if(!file.exists()){
      file.mkdirs();
    }
    BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file +"\\"+ fileName));
    // 5. 循環讀取客戶端數據
    int len = 0;
    byte[]bts = new byte[1024];
    while((len=bis.read(bts))!=-1){
      bos.write(bts,0,len);
    }
    // 關閉資源
    bis.close();
    bos.close();
    socket.close();
    sever.close();

  }

  • 客戶端代碼

    public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("啓動客戶端...");
    // 1. 建立Socket對象，鏈接服務端
    Socket socket = new Socket("127.0.0.1",6666);
    // 2. 建立本地輸入流對象，讀取本地文件
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Bruce\\Desktop\\logo\\logo01.png"));
    // 3. 建立網絡輸出流對象，向服務端傳送數據
    BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
    // 4. 定義字節數組，設置每次讀取的字節
    int len = 0;
    byte[]bts = new byte[1024];
    // 5. 循環讀取本地文件數據，並向服務端輸出
    while ((len=bis.read(bts))!=-1){
      bos.write(bts,0,len);
    }
    System.out.println("客戶端：文件上傳完畢！");
    // 關閉資源
    bis.close();
    bos.close();
    socket.close();
  }

3.3 優化分析

  1. 循環接收問題

    • 問題：服務端，指保存一個文件就關閉了，以後的用戶沒法再上傳，這是不符合實際的，使用循環改進，能夠不斷 的接收不一樣用戶的文件

    • 代碼：

      while（true）{
   Socket accept = serverSocket.accept();
   ......
}

  2. 效率問題

    • 問題：服務端，在接收大文件時，可能耗費幾秒鐘的時間，此時不能接收其餘用戶上傳，因此，使用多線程技術優 化

    • 代碼：

      while（true）{
    Socket accept = serverSocket.accept();
    // accept 交給子線程處理.
    new Thread(() ‐> {
        ......
        InputStream bis = accept.getInputStream();
        ......
    }).start();
}

  3. 代碼

    public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("啓動服務端...");
    // 1. 建立SeverSocket對象，用來處理客戶端請求
    ServerSocket sever = new ServerSocket(6666);
    while (true){
      new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
          try {
            // 2. 獲取socket對象，用來處理請求
            Socket socket = sever.accept();
            // 3. 建立本地輸入流對象，用來讀取客戶端發送的數據
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
            // 4. 建立本地輸出流對象，把客戶端上傳的文件寫入本地
            String fileName = System.currentTimeMillis() + "" + (new Random().nextInt(99999)) + ".jpg";
            File file = new File("d:\\upload");
            if(!file.exists()){
              file.mkdirs();
            }
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file +"\\"+ fileName));
            // 5. 循環讀取客戶端數據
            int len = 0;
            byte[]bts = new byte[1024];
            while((len=bis.read(bts))!=-1){
              bos.write(bts,0,len);
            }
            // 關閉資源
            bis.close();
            bos.close();
            socket.close();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":已經保存到本地！");
          }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }).start();
    }

  }

3.4 回寫實現

  • 圖解

  • 代碼

    • 服務端

      public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("啓動服務端...");
    // 1. 建立SeverSocket對象，用來處理客戶端請求
    ServerSocket sever = new ServerSocket(6666);
    while (true){
      new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
          try {
            // 2. 獲取socket對象，用來處理請求
            Socket socket = sever.accept();
            // 3. 建立本地輸入流對象，用來讀取客戶端發送的數據
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
            // 4. 建立本地輸出流對象，把客戶端上傳的文件寫入本地
            String fileName = System.currentTimeMillis() + "" + (new Random().nextInt(99999)) + ".jpg";
            File file = new File("d:\\upload");
            if(!file.exists()){
              file.mkdirs();
            }
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file +"\\"+ fileName));
            // 5. 循環讀取客戶端數據
            int len = 0;
            byte[]bts = new byte[1024];
            while((len=bis.read(bts))!=-1){
              bos.write(bts,0,len);
            }
            // 回寫客戶端----------------
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            os.write("服務器端：已經保存在服務端本地".getBytes());
            // 關閉資源
            bis.close();
            bos.close();
            os.close();
            socket.close();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":已經保存到本地！");
          }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }).start();
    }

  }

    • 客戶端

      public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("啓動客戶端...");
    // 1. 建立Socket對象，鏈接服務端
    Socket socket = new Socket("127.0.0.1",6666);
    // 2. 建立本地輸入流對象，讀取本地文件
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Bruce\\Desktop\\logo\\logo01.png"));
    // 3. 建立網絡輸出流對象，向服務端傳送數據
    BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
    // 4. 定義字節數組，設置每次讀取的字節
    int len = 0;
    byte[]bts = new byte[1024];
    // 5. 循環讀取本地文件數據，並向服務端輸出
    while ((len=bis.read(bts))!=-1){
      bos.write(bts,0,len);
    }
    bos.flush();
    // 關閉輸出流,通知服務端,寫出數據完畢
    socket.shutdownOutput();
    System.out.println("客戶端：文件上傳完畢！");
    // 接收服務返回的信息
    InputStream is = socket.getInputStream();
    while ((len=is.read(bts))!=-1){
      System.out.print(new String(bts,0,len));
    }
    // 關閉資源
    is.close();
    bis.close();
    socket.close();
  }

4. 模擬B/S服務器

  • 項目中有一個web項目，咱們寫服務端代碼，而後經過瀏覽器輸入地址127.0.0.1:8888/web/index.html

    訪問網頁。

  • 代碼：

    public class WebSever {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 建立ServerSocket對象
   ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
   while (true){
     new Thread(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
        try{
          // 獲取socket對象
          Socket socket = server.accept();
          // 讀取接收的內容
          BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
          String line = reader.readLine(); // GET /web/index.html HTTP/1.1
          String path = line.split(" ")[1].substring(1);
          // 建立本地字節輸入流
          FileInputStream fis = new FileInputStream("day09_Socket\\" +path);
          // 建立網絡輸出流
          OutputStream os = socket.getOutputStream();
          // 寫入HTTP協議響應頭,固定寫法
          os.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
          os.write("Content‐Type:text/html\r\n".getBytes());
          // 必需要寫入空行,不然瀏覽器不解析
          os.write("\r\n".getBytes());
          int len = 0;
          byte[]bts = new byte[1024];

          while((len=fis.read(bts))!=-1){
            os.write(bts,0,len);
          }
          // 關閉資源
          os.close();
          fis.close();
          reader.close();
          socket.close();
        } catch (IOException e){
          e.printStackTrace();
        }
       }
     }).start();
   }
  }
}

  • 頁面效果

相關文章
相關標籤/搜索
每日一句
    每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
本站公眾號
   歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
聯繫我們 最近搜索 最新文章 沪ICP备13005482号-10 MyBatis教程 SQL 教程 MySQL教程 Java 教程 Thymeleaf 教程 Hibernate教程 Spring教程 Redis教程