11 网络编程、反射

文章目录

网络编程
- 1、网络的相关概念
- 2、InetAddress 类
- 3、Socket
- 4、TCP 网络通信编程
- 5、UDP 网络通信编程
反射
- 1、反射机制
- 2、Class 类
- 3、类加载
- 4、通过反射获取类的结构信息
- 5、通过反射创建对象
- 6、通过反射访问类中的成员

网络编程

1、网络的相关概念

网络通信
网络
ip 地址
ipv4 地址分类
域名
网络通信协议
网络通信协议
TCP 和 UDP

2、InetAddress 类

相关方法
（1）获取本机InetAddress对象：getLocalHostaim
（2）根据指定主机名/域名获取ip地址对象：getByName
（3）获取lnetAddress对象的主机名：getHostName
（4）获取InetAddress对象的地址：getHostAddress

//（1）获取本机 InetAddress 对象 getLocalHost
InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();

//（2）根据指定主机名/域名获取 ip 地址对象 getByName
InetAddress host2 = InetAddress.getByName("ThinkPad-PC");
InetAddress host3 = InetAddress.getByName("www.hsp.com");

//（3）获取 InetAddress 对象的主机名 getHostName
String host3Name = host3.getHostName();

//（4）获取 InetAddress 对象的地址 getHostAddress
String host3Address = host3.getHostAddress();

3、Socket

基本介绍
（1）套接字(Socket)开发网络应用程序被广泛采用，以至于成为事实上的标准
（2）通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点
（3）网络通信其实就是Socket间的通信
（4）Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输
（5）一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端

4、TCP 网络通信编程

基本介绍
（1）基于客户端一服务端的网络通信
（2）底层使用的是TCP/IP协议
（3）基于Socket的TCP编程
（4）应用场景举例:客户端发送数据，服务端接受并显示控制台

案例1

//服务端
public class SocketTCP01Server {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		//1. 在本机 的 9999 端口监听, 等待连接
		// 细节: 要求在本机没有其它服务在监听 9999
		// 细节：这个 ServerSocket 可以通过 accept() 返回多个 Socket[多个客户端连接服务器]
		ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
		
		//2. 阻塞等待客户端连接 9999 端口
		Socket socket = serverSocket.accept();
		
		//3. 通过 socket.getInputStream() 读取客户端写入到数据通道的数据
		InputStream inputStream = socket.getInputStream();
		
		//4. IO 读取
		byte[] buf = new byte[1024];
		int readLen = 0;
		while ((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {
			System.out.println(new String(buf, 0, readLen));
		}
		
		//5.关闭流和 socket
		inputStream.close();
		socket.close();
		serverSocket.close();
	}
}

//客户端
public class SocketTCP01Client {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		//1. 连接服务端 (ip , 端口）
		Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
		
		//2. 通过 socket.getOutputStream()得到和socket 对象关联的输出流对象
		OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
		
		//3. 通过输出流，写入数据到 数据通道
		outputStream.write("hello, server".getBytes());
		
		//4. 关闭流对象和 socket
		outputStream.close();
		socket.close();
	}
}

案例2

在这里插入图片描述

//工具类
/**
* 此类用于演示关于流的读写方法
*
*/
public class StreamUtils {
	/**
	* 功能：将输入流转换成 byte[]
	* @param is
	* @return
	* @throws Exception
	*/
	public static byte[] streamToByteArray(InputStream is) throws Exception{
		ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();//创建输出流对象
		byte[] b = new byte[1024];
		int len;
		while((len=is.read(b))!=-1){
			bos.write(b, 0, len);
		}
		byte[] array = bos.toByteArray();
		bos.close();
		return array;
	}
	/**
	* 功能：将 InputStream 转换成 String
	* @param is
	* @return
	* @throws Exception
	*/
	public static String streamToString(InputStream is) throws Exception{
		BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
		StringBuilder builder= new StringBuilder();
		String line;
		while((line=reader.readLine())!=null){ //当读取到 null 时，就表示结束
			builder.append(line+"\r\n");
		}
		return builder.toString();
	}
}

public class TCPFileUploadServer {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//1. 服务端在本机监听 8888 端口
		ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
		
		//2. 等待连接
		Socket socket = serverSocket.accept();
		
		//3. 读取客户端发送的数据
		BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
		byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);
		
		//4. 将得到 bytes 数组，写入到指定的路径
		String destFilePath = "src\\abc.mp4";
		BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFilePath));
		bos.write(bytes);
		bos.close();
		
		//5. 向客户端回复 "收到图片"
		// 通过 socket 获取到输出流(字符)
		BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
		writer.write("收到图片");
		writer.flush();//把内容刷新到数据通道
		socket.shutdownOutput();//设置写入结束标记
		
		//6.关闭其他资源
		writer.close();
		bis.close();
		socket.close();
		serverSocket.close();
	}
}

public class TCPFileUploadClient {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//1. 客户端连接服务端 8888，得到 Socket 对象
		Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
		
		//2. 创建读取磁盘文件的输入流
		String filePath = "e:\\qie.png";
		BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filePath));
		byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);//bytes 就是 filePath 对应的字节数组
		
		//3. 通过 socket 获取到输出流, 将 bytes 数据发送给服务端
		BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
		bos.write(bytes);//将文件对应的字节数组的内容，写入到数据通道
		bis.close();
		socket.shutdownOutput();//设置写入数据的结束标记
		
		//4. 接收从服务端回复的消息
		InputStream inputStream = socket.getInputStream();
		//使用 StreamUtils 的方法，直接将 inputStream 读取到的内容 转成字符串
		String s = StreamUtils.streamToString(inputStream);
		System.out.println(s);
		
		//5. 关闭相关的流
		inputStream.close();
		bos.close();
		socket.close();
	}
}

netstat 指令

5、UDP 网络通信编程

基本介绍
（1）类 DatagramSocket 和 DatagramPacket[数据包/数据报] 实现了基于 UDP协议网络程序
（2）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
（3）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
（4）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

基本流程
（1）核心的两个类/对象 DatagramSocket与DatagramPacket
（2）建立发送端，接收端(没有服务端和客户端概念)
（3）发送数据前，建立数据包/报 DatagramPacket
（4）对象调用DatagramSocket的发送、接收方法
（5）关闭DatagramSocket

public class UDP_A {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		//1. 创建一个 DatagramSocket 对象，在 9999 收发数据
		DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
		
		//2. 构建一个 DatagramPacket 对象收发数据
		//UDP数据包最大 64k
		byte[] buf = new byte[1024];
		DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
		
		//3. 阻塞等待接收, 将通过网络传输的 DatagramPacket 对象填充到 packet 对象
		socket.receive(packet);
		
		//4. 取出packet数据，并显示.
		int length = packet.getLength();//实际接收到的数据字节长度
		byte[] data = packet.getData();//接收到数据
		System.out.println(new String(data, 0, length));
		
		//===回复信息给 B 端
		//将需要发送的数据，封装到 DatagramPacket 对象
		data = "好的, 明天见".getBytes();
		//说明: 封装的 DatagramPacket 对象 data 内容字节数组 , data.length , 主机(IP) , 端口
		packet =new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("192.168.12.1"), 9998);
		socket.send(packet);//发送
		
		//5. 关闭资源
		socket.close();
	}
}

public class UDP_B {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		//1.创建 DatagramSocket 对象，在 9998 端口 收发数据
		DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);
		
		//2. 将需要发送的数据，封装到 DatagramPacket 对象
		byte[] data = "hello 明天吃火锅~".getBytes(); 
		//说明: 封装的 DatagramPacket 对象 data 内容字节数组 , data.length , 主机(IP) , 端口
		DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("192.168.12.1"), 9999);
		socket.send(packet);
		
		//=== 接收从 A 端回复的信息
		//(1) 构建一个 DatagramPacket 对象接收数据
		byte[] buf = new byte[1024];
		packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
		//(2) 阻塞等待接收, 将通过网络传输的 DatagramPacket 对象填充到 packet 对象
		 socket.receive(packet);
		//(3) 取出packet数据，并显示.
		data = packet.getData();//接收到数据
		System.out.println(new String(data, 0, length));
		
		//3.关闭资源
		socket.close();
	}
}

反射

1、反射机制

Java Reflection
（1）反射机制允许程序在执行时借助于ReflectionAPI取得任何类的内部信息(比如成员变量，构造器，成员方法等等)，并能操作对象的属性及方法。反射在设计模式和框架底层都会用到
（2）加载完类之后，在堆中就产生了一个Class类型的对象(一个类只有一个Class对象)，这个对象包含了类的完整结构信息。通过这个对象得到类的结构。这个Class对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，所以，形象的称之为:反射
Java 反射机制原理示意图
Java 反射机制的作用
1.在运行时判断任意一个对象所属的类
2.在运行时构造任意一个类的对象
3.在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
4.在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
5.生成动态代理

反射相关的主要类
（1）.java.lang.Class：代表一个类， Class对象表示某个类加载后在堆中的对象
（2）.java.lang.reflect.Method: 代表类的方法,，Method对象表示某个类的方法
（3）.java.lang.reflect.Field: 代表类的成员变量，Field对象表示某个类的成员变量
（4）.java.lang.reflect.Constructor: 代表类的构造方法，Constructor对象表示构造器

//使用 Properties 类读写配置文件
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
String classfullpath = properties.get("classfullpath").toString();//"com.hspedu.Cat" 
String methodName = properties.get("method").toString();//"hi"

//（1）加载类, 返回 Class 类型的对象 cls
Class cls = Class.forName(classfullpath);
Object o = cls.newInstance();//通过newInstance()得到加载的类的对象实例

//(2) 通过 cls 得到你加载的类 com.hspedu.Cat 的 methodName"hi" 的方法对象
// 即：在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
Method method1 = cls.getMethod(methodName);
method1.invoke(o); //传统方法 对象.方法() , 反射机制 方法.invoke(对象)

//（3）java.lang.reflect.Field: 代表类的成员变量, Field 对象表示某个类的成员变量
//getField 不能得到私有的属性
Field nameField = cls.getField("age"); 
System.out.println(nameField.get(o)); // 传统写法 对象.成员变量 , 反射 : 成员变量对象.get(对象)

//（4）java.lang.reflect.Constructor: 代表类的构造方法, Constructor 对象表示构造器
//getConstructor()中可以指定构造器参数类型
Constructor constructor = cls.getConstructor(); //返回无参构造器Cat()
Constructor constructor2 = cls.getConstructor(String.class); //返回构造器Cat(String name)

反射优点和缺点
（1）优点: 可以动态的创建和使用对象(也是框架底层核心),使用灵活,没有反射机制，框架技术就失去底层支撑
（2）缺点: 使用反射基本是解释执行,对执行速度有影响
反射调用优化-关闭访问检查
（1）Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法
（2）setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关
（3）参数值为true表示反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率
（4）参数值为false表示反射的对象执行访问检查

2、Class 类

基本介绍
（1）Class也是类，因此也继承Object类
（2）Class类对象不是new出来的，而是系统创建的
（3）对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次
（4）每个类的实例都会记得自己是由哪个 Class 实例所生成
（5）通过Class对象可以完整地得到一个类的完整结构,通过一系列API
（6）Class对象是存放在堆的
（7）类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为类的元数据（包括方法代码7.变量名，方法名，访问权限等等）

Class 类的常用方法

String classAllPath = "com.hspedu.Car";
//1. 获取到 Car 类 对应的 Class 对象
//<?> 表示不确定的 Java 类型，可以不写
Class<?> cls = Class.forName(classAllPath);

//2. 输出 cls
System.out.println(cls); //显示 cls 对象, 是哪个类的 Class 对象 com.hspedu.Car
System.out.println(cls.getClass());//输出 cls 运行类型 java.lang.Class

//3. 得到包名
System.out.println(cls.getPackage().getName());

//4. 得到全类名
System.out.println(cls.getName());

//5. 通过 cls 创建对象实例
Car car = (Car) cls.newInstance();
System.out.println(car);//car.toString()

//6. 通过反射获取属性 brand
Field brand = cls.getField("brand");
System.out.println(brand.get(car));//宝马

//7. 通过反射给属性赋值
brand.set(car, "奔驰");
System.out.println(brand.get(car));//奔驰

//8. 得到所有的属性(字段)
Field[] fields = cls.getFields();
for (Field f : fields)
	System.out.println(f.getName());//名称

获取 Class 类对象
（1）前提:已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException，实例:Class cls1 =Class.forName( “java.lang.Cat”);应用场景:多用于配置文件,读取类全路径，加载类
（2）前提:若已知具体的类，通过类的class 获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高实例:Class cls2 = Cat.class;应用场景:多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象
（3）前提:已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象，实例:Class clazz= 对象.getClass();//运行类型，应用场景: 通过创建好的对象，获取Class对象,
（4）通过类加载器ClassLoader cl=对象.getClass().getClassLoader();Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);
（5）基本数据(int, char,boolean,float,double,byte,long,short)按如下方式得到Class类对象
Class cls= 基本数据类型.class
（6）基本数据类型对应的包装类，可以通过.TYPE 得到Class类对象
Class cls=包装类.TYPE
```
//1. Class.forName
String classAllPath = "com.hspedu.Car"; //通过读取配置文件获取
Class<?> cls1 = Class.forName(classAllPath);

//2. 类名.class , 应用场景: 用于参数传递
Class cls2 = Car.class;

//3. 对象.getClass(), 应用场景，有对象实例
Car car = new Car();
Class cls3 = car.getClass();

//4. 通过类加载器【4 种】来获取到类的 Class 对象
//(1)先得到类加载器
ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();
//(2)通过类加载器得到 Class 对象
Class cls4 = classLoader.loadClass(classAllPath);

//5. 基本数据(int, char,boolean,float,double,byte,long,short) 按如下方式得到 Class 类对象
Class<Integer> integerClass = int.class;
Class<Character> characterClass = char.class;
Class<Boolean> booleanClass = boolean.class;

//6. 基本数据类型对应的包装类，可以通过 .TYPE 得到 Class 类对象
Class<Integer> type1 = Integer.TYPE;
Class<Character> type2 = Character.TYPE; 
```
哪些类型有 Class 对象
（1）外部类，成员内部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类
（2）接囗
（3）数组
（4）enum:枚举
（5）annotation:注解
（6）基本数据类型
（7）void

3、类加载

基本说明
反射机制是 java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载
（1）静态加载:编译时加载相关的类，如果没有则报错，依赖性太强
（2）动态加载:运行时加载需要的类，如果运行时不用该类，即使不存在该类，则不报错，降低了依赖性
类加载时机
（1）当创建对象时(new)//静态加载
（2）当子类被加载时，父类也加载 //静态加载
（3）调用类中的静态成员时 //静态加载
（4）通过反射 //动态加载
类加载过程图
类加载各阶段完成任务

加载阶段
JVM 在该阶段的主要目的是将字节码从不同的数据源(可能是 class 文件、也可能是jar 包，甚至网络)转化为二进制字节流加载到内存中，并生成一个代表该类的java.lang.Class 对象
连接阶段-验证
（1）目的是为了确保 Class 文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全
（2）包括:文件格式验证(是否以魔数 oxcafebabe开头)、元数据验证、字节码验证和符号引用验证
（3）可以考虑使用 -Xverify:none 参数来关闭大部分的类验证措施，缩短虚拟机类加载的时间。
连接阶段-准备
JVM 会在该阶段对静态变量，分配内存并默认初始化(对应数据类型的默认初始值，如 0、0L、null、false 等)。这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配
连接阶段-解析
虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程
Initialization（初始化)
（1）到初始化阶段，才真正开始执行类中定义的 Java 程序代码，此阶段是执行< clinit >()方法的过程
（2）< clinit >()方法是由编译器按语句在源文件中出现的顺序，依次自动收集类中的所有静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句，并进行合并
（3）虚拟机会保证一个类的< clinit >()方法在多线程环境中被正确地加锁、同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的< clinit >()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行< clinit >()方法完毕

4、通过反射获取类的结构信息

第一组: java.lang.Class 类
（1）getName:获取全类名
（2）getSimpleName:获取简单类名
（3）getFields:获取所有public修饰的属性，包含本类以及父类的
（4）getDeclaredFields:获取本类中所有属性
（5）getMethods:获取所有public修饰的方法，包含本类以及父类的
（6）getDeclaredMethods:获取本类中所有方法
（7）getConstructors: 获取本类所有public修饰的构造器
（8）getDeclaredConstructors:获取本类中所有构造器
（9）getPackage:以Package形式返回包信息
（10）getSuperClass:以Class形式返回父类信息
（11）getlnterfaces:以Class[]形式返回接口信息
（12）getAnnotations:以Annotation[] 形式返回注解信息
第二组: java.lang.reflect.Field 类
（1）getModifiers: 以int形式返回修饰符
说明: 默认修饰符是0，public 是1，private 是2，protected 是4static是8，final是16，比如public(1)+ static (8)= 9
（2）getType:以Class形式返回类型
（3）getName:返回属性名
第三组: java.lang.reflect.Method 类
（1）getModifiers:以int形式返回修饰符
说明: 默认修饰符是0，public 是1，private 是2，protected 是 4,static是8，final是16
（2）getReturnType:以Class形式获取返回类型
（3）getName:返回方法名
（4）getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组
第四组: java.lang.reflect.Constructor 类
（1）getModifiers: 以int形式返回修饰符
（2）getName:返回构造器名(全类名)
（3）getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组

5、通过反射创建对象

方法
（1）方式一:调用类中的public修饰的无参构造器
（2）方式二:调用类中的指定构造器
Class类相关方法
（1）newInstance :调用类中的无参构造器，获取对应类的对象
（2）getConstructor(Class…clazz):根据参数列表，获取对应的public构造器对象
（3）getDecalaredConstructor(Class…clazz):根据参数列表，获取对应的所有构造器对象

Constructor类相关方法
（1）setAccessible:暴破
（2）newlnstance(Object…obj):调用构造器

//1. 先获取到 User 类的 Class 对象
Class<?> userClass = Class.forName("com.hspedu.reflection.User");
//2. 通过 public 的无参构造器创建实例
Object o = userClass.newInstance();
System.out.println(o);
//3. 通过 public 的有参构造器创建实例
//3.1 先得到对应构造器
Constructor<?> constructor = userClass.getConstructor(String.class);
//3.2 创建实例，并传入实参
Object hsp = constructor.newInstance("hsp");
System.out.println("hsp=" + hsp);
//4. 通过非 public 的有参构造器创建实例
//4.1 得到 private 的构造器对象
Constructor<?> constructor1 = userClass.getDeclaredConstructor(int.class, String.class);
//4.2 创建实例
//暴破【暴力破解】 , 使用反射可以访问 private 构造器/方法/属性, 反射面前，都是纸老虎
constructor1.setAccessible(true);
Object user2 = constructor1.newInstance(100, "张三丰");
System.out.println("user2=" + user2);

6、通过反射访问类中的成员

访问属性

//1. 得到 Student 类对应的 Class 对象
Class<?> stuClass = Class.forName("com.hspedu.reflection.Student");
//2. 创建对象
Object o = stuClass.newInstance();//o 的运行类型就是 Student
//3. 使用反射得到 age 属性对象
Field age = stuClass.getField("age");
age.set(o, 88);//通过反射来操作属性
System.out.println(age.get(o));//返回 age 属性的值
//4. 使用反射操作 name 属性
Field name = stuClass.getDeclaredField("name");
//对 name 进行暴破, 可以操作 private 属性
name.setAccessible(true);
//name.set(o, "老韩");
name.set(null, "老韩~");//因为 name 是 static 属性，因此 o 也可以写出 null
System.out.println(name.get(o)); //获取属性值
System.out.println(name.get(null));//获取属性值, 要求 name 是 static

访问方法

//1. 得到 Boss 类对应的 Class 对象
Class<?> bossCls = Class.forName("com.hspedu.reflection.Boss");
//2. 创建对象
Object o = bossCls.newInstance();
//3. 调用 public 的 hi 方法
//Method hi = bossCls.getMethod("hi", String.class);//OK
//3.1 得到 hi 方法对象
Method hi = bossCls.getDeclaredMethod("hi", String.class);//OK
//3.2 调用
hi.invoke(o, "韩顺平教育~");
//4. 调用 private static 方法
//4.1 得到 say 方法对象
Method say = bossCls.getDeclaredMethod("say", int.class, String.class, char.class);
//4.2 因为 say 方法是 private, 所以需要暴破，原理和前面讲的构造器和属性一样
say.setAccessible(true);
System.out.println(say.invoke(o, 100, "张三", '男'));
//4.3 因为 say 方法是 static 的，还可以这样调用 ，可以传入 null
System.out.println(say.invoke(null, 200, "李四", '女'));
//5. 在反射中，如果方法有返回值，统一返回 Object , 但是他运行类型和方法定义的返回类型一致
Object reVal = say.invoke(null, 300, "王五", '男');
System.out.println("reVal 的运行类型=" + reVal.getClass());//String