网络编程java版简述

2022-10-25 18:05:32 浏览数 (1)

网络编程java版简述

这里仅对于java编程所需要用到的网络编程知识进行讲解，想要学习网络编程更深入部分推荐学习《计算机网络》

网络编程入门

网络编程概述

计算机网络：

  • 是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机以及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统

网络编程：

  • 在网络通信协议下，实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换

网络编程三要素

IP地址：

  • 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IP地址就是这个标识号，也就是设备的标识

端口：

  • 网络的通信，实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，端口号是唯一标识设备中的应用程序的标记

协议：

  • 通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式，传输速率，传输步骤做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。
  • 常见协议有：UDP协议和TCP协议

IP地址详解

IP地址：网络中设备的唯一标识

IP地址分为两个大类：

  • IPv4：
    • 是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址
    • 根据TCP/IP规定，IP地址用二进制表示，每个IP地址长32bit（即4个字节）
    • 例如：二进制IP地址为“11000000 101010000 00000001 01000010”
    • 但可以采用“点分十进制表示法”，用“.”隔开，上述二进制IP可写为：“192.168.1.66”
  • IPv6：
    • 由于互联网的蓬勃发展，IP地址需求变大，但IP地址有限，使IP地址分配愈发紧张，为了扩大地址空间，采用IPv6
    • IPv6采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，解决了网络地址资源数量不够的问题

IP地址常用查询命令：（应用于命令cmd中）

代码语言：javascript复制
ipconfig:查看本机IP地址
ping IP地址：检查网络是否连通

再介绍一个特殊IP地址：

代码语言：javascript复制
127.0.0.1：代表本机地址，一般拿来测试

端口详解

端口：设备上应用程序的唯一标识

端口号：用两个字节标识的整数，它的取值范围在065535之间。其中01023之间的端口号一般用于知名网络服务和应用，普通的应用程序一般使用1024以上的端口号。当一个端口号被占用，会导致当前程序启动失败

协议详解

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（UDP）
  • UDP协议是无连接协议，即在数据传输中，数据的发送端和接收端不建立逻辑联系。简单来说：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，同样接收端在接收数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。
  • 由于UDP协议消耗资源较少，通信效率高，所以通常用于音频，视频和普通数据的传输
  • 由于UDP协议的面向无连接性，不能保证数据的完整性，传输重要文件时不推荐使用UDP

TCP协议：

  • 传输控制协议（TCP）
  • 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连接中必须明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发送请求，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：客户端向服务器发出连接请求，等待服务器确认
    • 第二次握手：服务器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，确认链接
  • 完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始数据传输。
  • 由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如上传文件，下载文件，浏览网页

InetAddress类的使用

为了方便我们对IP地址的获取和操作，java提供了InetAddress类供我们使用

InetAddress：此类标识Internet协议地址

方法名

说明

static InetAddress getByName(String host)

确定主机名称的IP地址；host可以是机器名，可以是IP地址

String getHostName()

获得此IP地址的主机名

String getHostAddress()

获得此IP地址字符串

下面给出示例代码：

代码语言：javascript复制
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //采用static方法确认主机名称IP地址（这里可以是机器名DESKTOP-IHG93KD或者IP地址192.168.31.129）
        InetAddress inetAddresses1 = InetAddress.getByName("DESKTOP-IHG93KD");

        //获得该IP地址的主机名
        String name = inetAddresses1.getHostName();
        System.out.println(name);

        //获得IP地址字符串
        String ip = inetAddresses1.getHostAddress();
        System.out.println(ip);
    }
}

UDP通信程序

UDP通信原理

UDP通信原理：

  • UDP是一种不可靠网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象，但这两个Socket只是发送，接收数据的对象；因此对于基于UDP协议的通信双方，没有所谓的客户端和服务器
  • java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket
  • java提供了DatagramPacket类作为数据报

UDP发送数据

UDP发送数据步骤:

  1. 创建发送端的Socket对象
  2. 创建对象，并把对象打包
  3. 调用DatagramSocket对象的方法发送对象
  4. 关闭发送端

下面给出代码示例：

代码语言：javascript复制
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //创造发送端Socket对象（DatagramSocket）
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        //创造数据，并把数据打包
        //(DatagramPacket dp = new DatagramPacket(byte[] bys,int length,InetAddress address,int port ))
        //依次需要：发送包内容（byte形式），长度，传输IP地址，传输端口
        byte[] bys = "Hello,UDP".getBytes();
        int len = bys.length;
        InetAddress address = InetAddress.getByName("DESKTOP-IHG93KD");
        int port = 10086;

        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,len,address,port);
        //可以简化为：(bys,bys.length,InetAddress.getByName("DESKTOP-IHG93KD"),10086);

        //通过发送端对象，发送数据包对象
        ds.send(dp);

        //关闭发送端
        ds.close();
    }
}

UDP接收数据

UDP接收数据步骤：

  1. 创建接收端的Socket对象
  2. 创建一个数据包，用于接收数据
  3. 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
  4. 解析数据包，并把数据显示在控制台
  5. 关闭接收端

下面给出代码示例：

代码语言：javascript复制
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创造接收方对象(DatagramSocket),注意：这里需要匹配之前的端口，所以需要标注端口10086
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);

        //创造数据，并打包
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = bys.length;
        //这里需要一个数据接收byte和长度即可(这里的0是起始点)
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,0,len);

        //调用Socket方法来接收
        ds.receive(dp);

        //接收后打印出来
        byte[] data = dp.getData();
        int length = dp.getLength();
        String s = new String(data,0,length);
        System.out.println(s);
        //以上均可简写为：System.out.println(new String(dp.getData(),0,dp.getLength()));

        //释放资源
        ds.close();
    }
}

UDP通信程序练习

要求：

  • UDP发送数据：数据来自键盘录入，直到输入数据为886，发送数据结束
  • UDP接收数据：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，所以采用死循环接收

代码如下：

代码语言：javascript复制
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class Send {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //首先创建Socket对象，作为发送端
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        //这里我们采用BR字符串缓冲流来输入数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String line;
        while ((line = br.readLine())!=null){
            //如果是886，我们退出程序
            if("886".equals(line)){
                 break;
            }
            //如果不是886，我们封装数据并发送
            byte[] bytes = line.getBytes();
            int len = bytes.length;
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,0,len, InetAddress.getByName("DESKTOP-IHG93KD"),12345);
            ds.send(dp);
        }

        //最后释放资源
        ds.close();
    }
}
代码语言：javascript复制
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class Receive {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创造接收方对象(DatagramSocket),注意：这里需要匹配之前的端口，所以需要标注端口12345
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);

        //采用死循环接收
        while (true){
            //创造数据，并打包
            byte[] bys = new byte[1024];
            int len = bys.length;
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,0,len);

            //调用Socket方法来接收
            ds.receive(dp);

            //接收后打印出来
            System.out.println(new String(dp.getData(),0,dp.getLength()));

        }

    }
}

TCP通信程序

TCP通信程序

TCP通信协议是一种可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象，从而在通信的两端形成网络虚拟链路

一旦建立了虚拟的网络链路，两端的程序就可以通过虚拟链路进行通信

Java对基于TCP协议的网络提供了良好的封装，使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过Socket产生IO流来进行网络通信

Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类

TCP发送数据

TCP发送数据步骤：

  1. 创建客户端的Socket对象
  2. 获取输出流，写数据
  3. 释放资源

下面给出代码示例：

代码语言：javascript复制
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //首先创建发送方对象Socket（这里使用Socket类）
        //Socket有两种创建方法
        //第一种：Socket(String IP地址号，端口号)
        Socket s = new Socket("192.168.31.129",12345);
        //第二种：Socket(InetAddress，端口号)
        //Socket ss = new Socket(new InetAddress("DESKTOP-IHG93KD"),10000)

        //获得输出流并写数据
        //我们可以使用Socket方法
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("Hello,world".getBytes());

        //最后释放资源
        s.close();
    }
}

TCP接收数据

TCP接收数据步骤：

  1. 创建服务器端的Socket对象（ServerSocket）
  2. 监听客户端连接，返回一个Socket对象
  3. 获得输入流，读数据，并把数据显示在控制台
  4. 释放资源

下面给出代码示例：

代码语言：javascript复制
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //首先创建服务器端的Socket（采用ServerSocket类）
        //这里需用一种构造方法：ServerSocket(int port);
        ServerSocket ss = new ServerSocket(12345);

        //我们需要接收ss所对接的Socket，
        Socket s = ss.accept();

        //然后我们通过Socket类来创建输入流接收数据
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = is.read(bys);
        System.out.println(new String(bys,0,len));

        //最后释放资源
        s.close();
        ss.close();
    }
}

TCP通信程序练习

练习1：

  • 客户端：发送数据，接收服务器反馈
  • 服务端：接收数据，给出反馈

下面给出示例代码：

代码语言：javascript复制
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //第一步，创建客户端Socket对象
        Socket s = new Socket("192.168.31.129",10086);

        //第二步，发送数据
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("我已经给你传输了数据".getBytes());

        //第三步，接受反馈
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = is.read(bys)) != -1) {
            System.out.println(new String(bys, 0, len));
        }

        //释放资源(这里直接释放Socket对象，由Socket对象创建的其他对象也释放)
        s.close();
    }
}
代码语言：javascript复制
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class RerverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //第一步，创建服务端Socket对象(ServerSocket)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

        //第二步，监听客户端
        Socket s = ss.accept();

        //第三步，创建输入流接收数据
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = is.read(bys)) != -1) {
            System.out.println(new String(bys, 0, len));
        }

        //第四步，给出反馈
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("我已经收到了数据".getBytes());

        //释放资源
        ss.close();

    }
}

练习2：

  • 客户端：数据来自键盘录入，直到输入数据为886，发送数据结束
  • 服务器：接收到的数据在控制台输出

下面给出代码示例：

代码语言：javascript复制
import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建对象
        Socket s = new Socket("192.168.31.129",11111);

        //从键盘输入，因此封装BR对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        //采用字符流输出，封装BW对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));

        //开始输入
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null){
            //如果为886，退出
            if("886".equals(line)){
                break;
            }
            //如果不是，采用字符流输出
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

        //释放资源
        br.close();
        bw.close();
        s.close();
    }
}
代码语言：javascript复制
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创造对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(11111);

        //监听客户端
        Socket s = ss.accept();

        //我们采用缓冲字符流输入流接收数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));

        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null){
            System.out.println(line);
        }

        //释放资源
        ss.close();
    }
}

练习3：

  • 客户端：数据来自键盘录入，直到输入的数据为886，发送数据结束
  • 服务器：接收到的数据写入文件

下面给出代码示例：

代码语言：javascript复制
import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建对象
        Socket s = new Socket("192.168.31.129",10086);

        //从键盘输入，因此封装BR对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        //采用字符流输出，封装BW对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));

        //开始输入
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null){
            //如果为886，退出
            if("886".equals(line)){
                break;
            }
            //如果不是，采用字符流输出
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

        //释放资源
        s.close();
    }
}
代码语言：javascript复制
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

        //监听
        Socket s = ss.accept();

        //创建BR接收数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //创建BW写入文件
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\编程内容\javaSE\网络编程\Class\src\Text2\s.txt"));

        //开始循环写入
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null){
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

        //释放资源
        ss.close();
        bw.close();
    }
}

练习4：

  • 客户端：数据来自文本文件
  • 服务器：接收到的数据写入文本文件

下面给出示例代码：

代码语言：javascript复制
import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建对象
        Socket s = new Socket("192.168.31.129",10086);

        //封装文本文件数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("E:\编程内容\javaSE\网络编程\Class\src\Text2\s.txt"));

        //封装写入数据
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));

        //循环
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null){
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

        //释放资源
        s.close();
        br.close();
    }
}
代码语言：javascript复制
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

        //监听
        Socket s = ss.accept();

        //创建BR接收数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //创建BW写入文件
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\编程内容\javaSE\网络编程\Class\src\Text3\s.txt"));

        //开始循环写入
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null){
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

        //释放资源
        ss.close();
        bw.close();
    }
}

练习5：

  • 客户端：数据来自文本文件，接收服务器反馈
  • 服务器：接收到的数据写入文本文件，给出反馈

下面给出示例代码：

代码语言：javascript复制
import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class clientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建对象
        Socket s = new Socket("192.168.31.129",10086);

        //封装文本文件数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("E:\编程内容\javaSE\网络编程\Class\src\Text2\s.txt"));

        //封装写入数据
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));

        //循环
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null){
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

//        {
//        //自定义结束标记
//        bw.write("886");
//        bw.newLine();
//        bw.flush();
//        }

        //或者采用Socket固有方法(表示输出结束)
        s.shutdownOutput();

        //接受反馈
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        String data = bufferedReader.readLine();
        System.out.println("服务器的反馈："   data);


        //释放资源
        s.close();
        br.close();
    }
}
代码语言：javascript复制
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

        //监听
        Socket s = ss.accept();

        //创建BR接收数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //创建BW写入文件
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\编程内容\javaSE\网络编程\Class\src\Text4\s.txt"));

        //开始循环写入
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null){
//            if("886".equals(line)){
//                break;
//            }
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

        //给出反馈
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        bufferedWriter.write("文件上传成功");
        bufferedWriter.newLine();
        bufferedWriter.flush();

        //释放资源
        ss.close();
        bw.close();
    }
}

结束语

好的，关于网络编程的知识我们讲解到这里

java udp ip socket 网络编程

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