javaSE————网络编程套接字

news2025/4/19 15:52:24

网络编程套接字~~~~~

好久没更新啦，蓝桥杯爆掉了，从今天开始爆更嗷；

1，网络编程基础

为啥要有网络编程呢，我们进行网络通信就是为了获取丰富的网络资源，说实话真的很神奇，想想我们躺在床上，通过网络，访问到世界上成千上万的人做好的网络资源，我们甚至能看到一辈子都看不到的景色，这些资源本质上都是二进制资源或者是文本资源，我们通过网络可以让很多人来访问，这个就是网络编程，当年的网络就是个看报的，谁能想到发展到这样呢？

网络编程的概念：网络上的主机，通过不同的进程，以编程的方式实现网络通信；

同一个主机下的不同进程实现网络通信也是网络编程；

网络编程的基本概念：

接收端：数据接收端进程，目标主机；

发送端：数据发送端进程，源主机；

收发端：发送接收两端；

请求：请求数据的发送；

响应：响应数据的发送；

就像我们去餐厅点一份蛋炒饭就是请求，厨师给我们拿来蛋炒饭就是回应；

服务端：提供服务的一方，返回服务资源；

客户端：获取服务的一方；

2，Socket套接字

Socket就是套接字，啥是套接字，这名起的，Socket套接字是由系统提供用于网络通信的技术，是基于TCP/IP协议的网络通信的基本单元，基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程；

Socket套接字主要针对传输层协议划分为三类：

我们这里就学两个核心协议

1，TCP，有连接，可靠传输，面向字节流，全双工；

2，UDP，无连接，不可靠传输，面向数据报，全双工；

这里的有连接和无连接都是抽象的概念，虚拟上的连接；

TCP协议保存了对端的信息，A和B通信，A和B先建立连接，A保存了B的信息，B也保存了A的信息，他们彼此都知道谁与自己建立的连接，而UDP不保存对方的信息；

可靠传输和不可靠传输是什么呢？

网络上，数据的传输是会发生丢包的情况的，可能会受到外界的干扰，那么可靠传输就能避免这样的丢包吗，事实上是不能的，可靠传输只是保证尽可能提高传输成功的概率，如果出现了丢包，也能感知到，不可靠传输的话就是把数据发送之后就不管了，那么这样的话我们就使用可靠传输就好了呀，还要UDP干嘛呢，凡是必有代价，UDP的话速度会更快；

面向字节流和面向数据报呢？

面向字节流：读写数据的时候，以字节为单位；

面向数据报：读写数据的时候，以一个数据报为单位；

全双工和半双工呢？

全双工：一个通信联络，能读也能写；

半双工：只支持单向通信，要么读，要么写；

我们使用Socket api来进行网络编程，我们之前提到计算机中的“文件”有狭义和广义的概念，硬件设备可以抽象成文件，统一管理；电脑上的网卡就是Socket文件；

3，UDP数据报套接字编程

我们先来介绍UDP需要的API：

DatagramSocket

UDP的Socket用于接收和发送UDP数据报；

构造方法：

方法签名方法说明
DatagramSocket()创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机任意一个端口，一般用于客户端
DatagramSocket(int port)创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机指定的端口，一般用于服务端

方法：

方法签名方法说明
void receive(DatagramPacket p)从此套接字接收数据报，如果没有收到数据报就会阻塞等待；
void send(DatagramPacket p)从此套接字发送数据报，不会阻塞等待，直接发送；
void close()关闭此数据报套接字

DatagramPacket

datagramPacket是UDP socket发送和接收的数据报；

构造方法：

方法签名方法说明
DatagramPacket(byte[] bytes, int length)

构造一个DatagramPacket用来接收数据报，接收的数据呢保存在字节数组中，接收指定的长度

DatagramPacket(byte[] bytes, int offset, int length, SocketAddress address)构造一个DatagramPacket用来发送数据报，发送的数据为字节数组，从0开始，到指定长度，address指定制定目的主机的IP和端口号

方法：

方法签名方法说明
InetAddress  getAddress()

从接收的数据报中，获取发送端主机IP；或者从发送的数据报中，获取接收端主机IP；

int getPort()从接收的数据报中，获取接收端主机的端口号；或者从发送的数据报中，或缺发送端主机的端口号；
byte[] getData()获取数据报中的数据； 
getSocketAddress()直接获取到当前数据报的IP和端口号；

 

讲完方法了，我们来模拟一个回显服务器，这里就是模拟，回显服务器就是自问自答；

我们来用UDP模拟一下：

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketException;

public class UdpEchoServer {
    private DatagramSocket socket = null;
    public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket(port);//指定端口号，让服务器来使用
    }
    public void start() throws IOException {
        //启动服务器
        while(true){
            //循环一次，就意味着处理了一次请求
            //1读取请求并解析
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(new byte[4090],4090);
            socket.receive(packet);
            String request = new String(packet.getData(),0,packet.getLength());
            //2根据请求计算响应
            String response = process(request);
            //3把响应返回给客户端
            DatagramPacket packet1 = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length
            ,packet.getSocketAddress());
            socket.send(packet1);
            //4打印日志
            System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n",
                    packet.getAddress().toString(), packet.getPort(), request, response);
        }
    }

    public String process(String request){
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer udpEchoServer = new UdpEchoServer(9090);
        udpEchoServer.start();
    }
}

模拟服务器：难点用注释标注了，看不明白就来私信我！ 

接下来实现客户端代码：

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;

public class UdpEchoClient {
    private DatagramSocket socket = null;
    private String SeverIp;
    private int SeverPort;
    public UdpEchoClient(String IP,int port) throws SocketException {
        this.SeverIp = IP;
        this.SeverPort = port;
        socket = new DatagramSocket();
    }

    public void start() throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while(true){
            System.out.println("请输入要发送的内容");
            while(!scanner.hasNext()){
                break;
            }
            String request = scanner.nextLine();
            DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length
            , InetAddress.getByName(SeverIp),SeverPort);
            socket.send(datagramPacket);

            DatagramPacket datagramPacket1 = new DatagramPacket(new byte[4090],4090);
            socket.receive(datagramPacket1);

            String response = new String(datagramPacket1.getData(),0,datagramPacket1.getLength());
            System.out.println(response);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        udpEchoClient.start();
    }

}

我们把两个代码的都运行下 

客户端

服务器

4，TCP流套接字编程

接下来我们来实现TCP的网络编程，还是先来学习一下方法：

SeverSocket

SeverSocket呢是创建TCP服务端Socket的ApI；

构造方法：

方法签名方法说明
SeverSocket(int port)创建一个服务端流套接字Socket，并绑定到指定端口

方法：

方法签名方法说明
Socket accept()开始监听指定端口（创建时绑定的端口），有客户端连接后，返回一个服务端Socket对象，并基于该Socket建立与客户端的连接，否则阻塞等待；
void close()关闭此套接字；

Socket

socket是客户端Socket，或服务端中接收到客户端建立连接(accept)的请求后，返回的服务端Socket；

构造方法：

方法签名方法说明
Socket(String host,int port)创建一个客户端流套接字Socket，并与对应IP的主机上，对应端口的进程建立连接；

方法：

方法签名方法说明
inerAddress  getInetAddress()返回套接字所连接的地址
inputStream  getInputStream()返回此套接字的输入流
OutputStream  getOutputStream()返回此套接字的输出流

服务端

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TcpEchoServer {
    private ServerSocket serverSocket = null;
    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        serverSocket = new ServerSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("启动服务器");
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        while(true){
            Socket socketClient = serverSocket.accept();
            executorService.submit(()->{
                try {
                    processConnection(socketClient);
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            });
        }
    }

    public void processConnection(Socket socketClient) throws IOException {
        System.out.println("客户端上线"+ socketClient.getInetAddress()+socketClient.getPort());
        try(InputStream inputStream = socketClient.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socketClient.getOutputStream()){
            Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
            while (true){
                if(!scanner.hasNext()){
                    System.out.println("客户端下线"+ socketClient.getInetAddress()+socketClient.getPort());
                    break;
                }
                String request = scanner.nextLine();
                String response = process(request);
                printWriter.println(response);
                printWriter.flush();
                System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n", socketClient.getInetAddress(), socketClient.getPort(),
                        request, response);
            }
        }
    }

    public String process(String request){
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);
        tcpEchoServer.start();
    }
}


这里引入线程池来处理多个请求，避免其他请求发来处理不了的情况；

客户端：
 

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class TcpEchoClient {
    private Socket socket = null;
    public TcpEchoClient(String IP,int port) throws IOException {
        socket = new Socket(IP,port);
    }

    public void start() throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        try(InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){
            Scanner scanner1 = new Scanner(inputStream);
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);

            while(true){
                System.out.println("请输入要发送的信息");
                String request = scanner.nextLine();
                printWriter.println(request);
                printWriter.flush();
                String response = scanner1.nextLine();
                System.out.println(response);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        tcpEchoClient.start();
    }
}

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