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重学java 71.网络编程

news 来源：原创 2024/9/29 9:24:22

人生不是坐等暴风雨过去，而是学会在雨中起舞

                                                                —— 24.6.14

一、网络编程的基础概念

1.概述：

        在网络通信协议下,不同计算机上运行的程序,进行数据传输

                比如：通信、视频通话、网络、邮件

                只要是计算机之间通过网络进行数据传输，就有网络编程的存在

2.软件结构

        C/S结构

                Client/Server结构（需要安装客户端），指客户端和服务器结构，常见程序有QQ、红蜘蛛等软件

                好处：不用把数据全部存放在服务端，一些数据存放在客户端        坏处：不易维护，需要开发客户端和服务端两个程序

        B/S结构

                Browser/Server结构，指浏览器和服务端结构，常见浏览器有IE、谷歌、火狐等

                好处：便于迭代，不用单独维护客户端，因为维护服务器会自动同步到客户端

                坏处：所有的数据都在服务端，会造成服务器的压力

        两种架构各有优势，但是无论哪种架构，都离不开网络的支持。网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。

3.服务器概念

        1.概述:安装了服务器软件的计算机

        2.最开始学习的服务器软件:tomcat

        网络通信协议：两台计算机在做数据交互时要遵守的规则，协议会对数据的格式，速率等进行规定，只有都遵守了这个协议，才能完成数据交互，两台计算机想完成数据交互，需要遵守网络通信协议

4.通信三要素

        [IP地址]:

            计算机的唯一标识,用于两台计算机之间的连接
                a.概述:指互联网协议地址(Internet Protocol Address)，俗称IP计算机的唯一标识
                b.作用:可用于计算机和计算机之间的连接
                c.IPV4
                        32位的二进制数，通常被分为4个字节，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之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。
                IPV6
                        为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成ABCD:EFO1:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789
                d.查看ip的命令:ipconfig
                        测试是否能连接其他计算机的命令:ping ip地址
                e:特殊的网址:代表的是本机地址,到了哪里都不会变,代表自己127.0.0.1 —> 固定不变

                        localhost

        [协议]：

                TCP:面向连接协议

                        需要先确认连接,才能进行数据交互

                        三次握手:（连接之前的反复确认）

                                ① 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。
                                ② 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。
                                ③ 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。

                        好处:数据安全,能给数据的传输提供一个安全的传输坏境

                        坏处:效率低

                UDP:面向无连接协议

                        好处:效率高

                        坏处:传输的数据不安全,容易丢失数据包

        [端口号]

                每一个应用程序的唯一标识

                用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535。其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。

5.TCP协议中的三次握手和四次挥手

    三次握手:

        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。

    四次挥手：

        第一次挥手：客户端向服务器端提出结束连接，让服务器做最后的准备工作。此时，客户端处于半关闭状态，即表示不再向服务器发送数据了，但是还可以接受数据
        第二次挥手：服务器接收到客户端释放连接的请求后，会将最后的数据发给客户端。并告知上层的应用进程不再接收数据。
        第三次挥手：服务器发送完数据后，会给客户端发送一个释放连接的报文。那么客户端接收后就知道可以正式释放连接了。
        第四次挥手：客户端接收到服务器最后的释放连接报文后，要回复一个彻底断开的报文。这样服务器收到后才会彻底释放连接。这里客户端，发送完最后的报文后，会等待2MSL，因为有可能服务器没有收到最后的报文，那么服务器迟迟没收到，就会再次给客户端发送释放连接的报文，此时客户端在等待时间范围内接收到，会重新发送最后的报文，并重新计时。如果等待2MSL后，没有收到，那么彻底断开。

二、UDP协议编程

1.DatagramSocket —> 好比寄快递找的快递公司

2.DatagramPacket —> 好比快递公司打包

1.客户端（发送端）

1.创建Datagramsocket对象(快递公司)

        a.空参:端口号从可用的端口号中随机一个使用
        b.有参:自己指定

2.创建DatagramPacket对象,将数据进行打包

        a.要发送的数据 —> byte[]
        b.指定接收端的IP
        c.指定接收端的端口号

3.发送数据

4.释放资源

package S102Internet;import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class Demo287UDP_Sent {public static void main(String[] args) throws Exception {
//        1.创建Datagramsocket对象(快递公司)
//            a.空参:端口号从可用的端口号中随机一个使用
//            b.有参:自己指定DatagramSocket Socket = new DatagramSocket();//        2.创建DatagramPacket对象,将数据进行打包
//            a.要发送的数据 —> byte[]
//            b.指定接收端的IP
//            c.指定接收端的端口号byte[] buf = "我一直相信".getBytes();InetAddress IP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");int port = 6666;DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length, IP, port);
//        3.发送数据Socket.send(dp);
//        4.释放资源Socket.close();}
}

        直接执行发现，发送端在没有接收端的情况下，不会报错，因为UDP协议是面向无连接协议，不管有没有接收端，照发不误

2.服务端（接收端）

        1.创建DatagramSocket对象,指定服务端的端口号

        2.接收数据包

        3.解析数据包

        4.释放资源

package S102Internet;import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class Demo288UDP_Receive {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建DatagramSocket对象,指定服务端的端口号DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);// 2.接收数据包byte[] bytes = new byte[1024]; // 用于保存接收过来的数据DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);socket.receive(dp);// 3.解析数据包byte[] data = dp.getData(); // 接收的资源int len = dp.getLength(); // 从数据包中获取多少数据InetAddress address = dp.getAddress(); // 获取发送端的主机int port = dp.getPort(); // 发送端的端口号System.out.println(new String(data, 0, len));System.out.println(address+"……"+port);// 4.释放资源socket.close();}
}

三、TCP协议编程

1.客户端和服务端的交互过程

2.编写客户端

        1.创建socket对象,指明服务端的ip以及端口号

        2.调用socket中的getoutputstream,往服务端发送请求

        3.调用socket中的getInputstream,读取服务端响应回来的数据

        4.关流

package S102Internet;import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;public class Demo289TCP_Client {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建socket对象,指明服务端的ip以及端口号Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 6666);// 2.调用socket中的getOutputStream,往服务端发送请求OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write("一切都会好的".getBytes());// 3.调用socket中的getInputStream,读取服务端响应回来的数据InputStream is = socket.getInputStream();byte[] bytes = new byte[1024];int len = is.read(bytes);System.out.println(new String(bytes, 0, len));// 4.关流is.close();os.close();socket.close();}
}

3.编写服务端

        1.创建Serversocket对象,设置端口号

        2.调用Serversocket中的accept方法,等待客户端连接，返同Socket对象

        3.调用socket中的getInputStream,用于读取客户端发送过来的数据

        4.调用socket中的getOutputStream,用于给客户响应数据

        5.关闭资源

package S102Internet;import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;public class Demo289TCP_Client {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建socket对象,指明服务端的ip以及端口号Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 6666);// 2.调用socket中的getOutputStream,往服务端发送请求OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write("一切都会好的".getBytes());// 3.调用socket中的getInputStream,读取服务端响应回来的数据InputStream is = socket.getInputStream();byte[] bytes = new byte[1024];int len = is.read(bytes);System.out.println(new String(bytes, 0, len));// 4.关流is.close();os.close();socket.close();}
}


package S102Internet;import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class Demo290TCP_Server {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建Serversocket对象,设置端口号ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);// 2.调用Serversocket中的accept方法,等待客户端连接，返同Socket对象Socket socket = ss.accept();// 3.调用socket中的getInputstream,用于读取客户端发送过来的数据InputStream is = socket.getInputStream();byte[] bytes = new byte[1024];int len = is.read(bytes);System.out.println(new String(bytes, 0, len));// 4.调用socket中的getoutputstream,用于给客户响应数据OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write("我一直相信".getBytes());// 5.关闭资源is.close();os.close();socket.close();ss.close();}
}

四、文件上传

经过一个客户端、一个服务端，将一个文件上传到另一个设备上面，用普通IO流操作硬盘上的文件

1.文件上传客户端以及服务端实现

客户端

package S103InternetFileUpload;import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;public class Demo291Client {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建Socket对象Socket socket = new Socket("127.0.0.1",6666);// 2.创建FileInputStream，用于读取本地上的图片FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\2LFE\\Desktop\\前端三剑客\\css\\CSS.day4\\综合案例-抖音解决方案.jpg");// 3.调用getOutputStream，用于将读取过来的图片写给服务端OutputStream os = socket.getOutputStream();// 4.边读边写byte[] bytes = new byte[1024];int len = 0;while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {os.write(bytes, 0, len);}// 给服务端写一个结束标记socket.shutdownOutput();System.out.println("以下代码是读取响应的结果");// 5.调用getInputStream，读取响应结果InputStream is = socket.getInputStream();byte[] bytes1 = new byte[1024];int len1 = is.read(bytes1);System.out.println(new String(bytes1, 0, len1));// 6.关流is.close();os.close();fis.close();socket.close();}
}

import java.util.UUID;public class Demo293UUID {public static void main(String[] args) {String s = UUID.randomUUID().toString();UUID.randomUUID().toString();System.out.println("UUID: " + s);}
}

服务端

package S103InternetFileUpload;import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.UUID;public class Demo292Server {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建ServerSocket对象ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);// 2.调用accept等待客户端的连接Socket s = ss.accept();// 3.调用socket中的getInputStream，读取客户端发送过来的图片InputStream is = s.getInputStream();//UUID调用randomUUID()，再去调用ToString转成字符串String string = UUID.randomUUID().toString();// 生成一个十六进制的数据String name = string + System.currentTimeMillis();// 4.创建FileOutputStram，将读取过来的图片写在硬盘上FileOutputStream fos = new FileOutputStream("AllWillBest_Java/src/S103InternetFileUpload/"+name+".jpg");// 5.边读边写byte[] bytes = new byte[1024];int len = 0;while ((len = is.read(bytes)) != -1) {fos.write(bytes, 0, len);}// 6.调用socket中的getOutputStream，给客户端响应结果System.out.println("以下代码是给客户端的响应结果");OutputStream os = s.getOutputStream();os.write("上传成功".getBytes());// 7.关流os.close();is.close();fos.close();s.close();ss.close();}
}

2.文件上传服务端实现(多线程)

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.UUID;public class Demo294ServerThread {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建ServerSocket对象ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);while (true) {// 2.调用accept等待客户端的连接Socket s = ss.accept();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {InputStream is = null;FileOutputStream fos = null;OutputStream os = null;try{// 3.调用socket中的getInputStream，读取客户端发送过来的图片is = s.getInputStream();//UUID调用randomUUID()，再去调用ToString转成字符串String string = UUID.randomUUID().toString();// 生成一个十六进制的数据String name = string + System.currentTimeMillis();// 4.创建FileOutputStram，将读取过来的图片写在硬盘上fos = new FileOutputStream("AllWillBest_Java/src/S103InternetFileUpload/"+name+".jpg");// 5.边读边写byte[] bytes = new byte[1024];int len = 0;while ((len = is.read(bytes)) != -1) {fos.write(bytes, 0, len);}// 6.调用socket中的getOutputStream，给客户端响应结果System.out.println("以下代码是给客户端的响应结果");os = s.getOutputStream();os.write("上传成功".getBytes());}catch(Exception e){e.printStackTrace();}finally {// 7.关流Demo295CloseUtils.closeQ(s,fos,is,os);}}}).start();}}
}

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;public class Demo295CloseUtils {private Demo295CloseUtils() {}public static void closeQ(Socket socket, FileOutputStream fos, InputStream is, OutputStream os){if(os!=null){try {os.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}if(is!=null){try {is.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}if(fos!=null){try {fos.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}if (socket!=null){try {socket.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}

3.整体代码实现

① 随机数取名UUID方法

import java.util.UUID;public class Demo293UUID {public static void main(String[] args) {String s = UUID.randomUUID().toString();UUID.randomUUID().toString();System.out.println("UUID: " + s);}
}

② 客户端

import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;public class Demo291Client {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建Socket对象Socket socket = new Socket("127.0.0.1",6666);// 2.创建FileInputStream，用于读取本地上的图片FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\2LFE\\Desktop\\前端三剑客\\css\\CSS.day4\\综合案例-抖音解决方案.jpg");// 3.调用getOutputStream，用于将读取过来的图片写给服务端OutputStream os = socket.getOutputStream();// 4.边读边写byte[] bytes = new byte[1024];int len = 0;while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {os.write(bytes, 0, len);}// 给服务端写一个结束标记socket.shutdownOutput();System.out.println("以下代码是读取响应的结果");// 5.调用getInputStream，读取响应结果InputStream is = socket.getInputStream();byte[] bytes1 = new byte[1024];int len1 = is.read(bytes1);System.out.println(new String(bytes1, 0, len1));// 6.关流is.close();os.close();fis.close();socket.close();}
}

③ 服务端常规实现

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.UUID;public class Demo292Server {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建ServerSocket对象ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);// 2.调用accept等待客户端的连接Socket s = ss.accept();// 3.调用socket中的getInputStream，读取客户端发送过来的图片InputStream is = s.getInputStream();//UUID调用randomUUID()，再去调用ToString转成字符串String string = UUID.randomUUID().toString();String name = string + System.currentTimeMillis();// 4.创建FileOutputStram，将读取过来的图片写在硬盘上FileOutputStream fos = new FileOutputStream("AllWillBest_Java/src/S103InternetFileUpload/"+name+".jpg");// 5.边读边写byte[] bytes = new byte[1024];int len = 0;while ((len = is.read(bytes)) != -1) {fos.write(bytes, 0, len);}// 6.调用socket中的getOutputStream，给客户端响应结果System.out.println("以下代码是给客户端的响应结果");OutputStream os = s.getOutputStream();os.write("上传成功".getBytes());// 7.关流os.close();is.close();fos.close();s.close();ss.close();}
}

④ 服务端多线程实现关闭文件释放资源方法

package S103InternetFileUpload;import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;public class Demo295CloseUtils {private Demo295CloseUtils() {}public static void closeQ(Socket socket, FileOutputStream fos, InputStream is, OutputStream os){if(os!=null){try {os.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}if(is!=null){try {is.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}if(fos!=null){try {fos.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}if (socket!=null){try {socket.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}

⑤ 服务端多线程实现

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.UUID;public class Demo294ServerThread {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建ServerSocket对象ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);while (true) {// 2.调用accept等待客户端的连接Socket s = ss.accept();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {InputStream is = null;FileOutputStream fos = null;OutputStream os = null;try{// 3.调用socket中的getInputStream，读取客户端发送过来的图片is = s.getInputStream();//UUID调用randomUUID()，再去调用ToString转成字符串String string = UUID.randomUUID().toString();// 生成一个十六进制的数据String name = string + System.currentTimeMillis();// 4.创建FileOutputStram，将读取过来的图片写在硬盘上fos = new FileOutputStream("AllWillBest_Java/src/S103InternetFileUpload/"+name+".jpg");// 5.边读边写byte[] bytes = new byte[1024];int len = 0;while ((len = is.read(bytes)) != -1) {fos.write(bytes, 0, len);}// 6.调用socket中的getOutputStream，给客户端响应结果System.out.println("以下代码是给客户端的响应结果");os = s.getOutputStream();os.write("上传成功".getBytes());}catch(Exception e){e.printStackTrace();}finally {// 7.关流Demo295CloseUtils.closeQ(s,fos,is,os);}}}).start();}}
}

补充：服务端线程池方式实现

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