文章目录
- 计算机网络基础
- IP地址和端口
- TCP和 UDP
- Socket技术
- 使用Socket进行数据传输
- 使用Socket传输文件
- 使用浏览器访问Socket服务器
计算机网络基础
利用通信线路和通信设备，将地理位置不同的、功能独立的多台计算机互连起来，以功能完善的网络软件来实现资源共享和信息传递，就构成了计算机网络系统
IP地址和端口
通过IP地址，区分不同的计算机
每一台电脑在一个网络上拥有一个独属于自己的IP地址，用于区别其他电脑，可以通过对方的IP地址进行访问；所以当我们的手机开着流量的时候，是无法访问连着WIFI的电脑的
电脑上运行的大量程序可能需要通过网络来访问其他计算机，这时通过端口号来进行区分
因此一般看到的是地址都是IP:port形式访问目标主机的一个应用程序，端口号的值为[0, 65535]
IP地址分为IPv4和IPv6，IPv4类似于192.168.0.11，上面提到的例子都是使用的IPv4，它一共有四组数字，每组数字占8个bit位，IPv4地址0.0.0.0表示为2进制就是：00000000.00000000.00000000.00000000，共32个bit，最大为255.255.255.255
IPv6能够保存128个bit位，因此它也可以表示更多的IP地址，一个IPv6地址看起来像这样：1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B，目前也正在向IPv6的阶段过渡
TCP和 UDP
- TCP：当一台计算机想要与另一台计算机通讯时，两台计算机之间的通信需要畅通且可靠（会进行三次握手，断开也会进行四次挥手），这样才能保证正确收发数据，因此TCP更适合一些可靠的数据传输场景
- UDP：它是一种无连接协议，数据不会建立可靠传输，传输过程中有可能会导致部分数据丢失，但是它比TCP传输更加简单高效，适合视频直播之类的
Socket技术
通过Socket技术（它是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式），可以实现两台计算机之间的通信，Socket也被翻译为套接字，是操作系统底层提供的一项通信技术，它支持TCP和UDP。而Java就对socket底层支持进行了一套完整的封装，因此可以通过Java来实现Socket通信。
要实现Socket通信，需创建一个数据发送者和一个数据接收者，也就是客户端和服务端，我们需要提前启动服务端，来等待客户端的连接，而客户端只需要随时启动去连接服务端即可
//服务端
public static void main(String[] args) {
try(ServerSocket server = new ServerSocket(8080)){ //将服务端创建在端口8080上
System.out.println("正在等待客户端连接...");
Socket socket = server.accept(); //当没有客户端连接时，线程会阻塞，直到有客户端连接为止
System.out.println("客户端已连接，IP地址为："+socket.getInetAddress().getHostAddress());
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
用户端
public static void main(String[] args) {
try (Socket socket = new Socket("localhost", 8080)){
System.out.println("已连接到服务端！");
}catch (IOException e){
System.out.println("服务端连接失败！");
e.printStackTrace();
}
}
实际上他是一个TCP连接的过程，一旦连接建立，只要客户端不主动关闭，整个程序就不会停止运行；服务端也不仅仅支持一个客户端，在同一网络的前提下，可以连接多个服务端
public static void main(String[] args) {
try(ServerSocket server = new ServerSocket(8080)) { //port，也就是端口号为8080
System.out.println("等待连接...");
while(true) {
Socket s = server.accept(); //无限循环等待客户端的连接
System.out.println("IP地址为：" + socket.getInetAddress().getHostAddress());
}
}catch(IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
使用Socket进行数据传输
通过Socket对象，我们就可以获取到对应的I/O流进行网络数据传输：
服务端
//Server端
public class server {
public static void main(String[] args) {
try(ServerSocket server = new ServerSocket(8080)){ //try-with-resource语句，自动关闭，不需要close
System.out.println("正在等待客户端连接：");
Socket socket = server.accept();
socket.setSoTimeout(5000); // timeout
System.out.println("客户端已连接，IP地址为：" + socket.getInetAddress().getHostAddress());
System.out.println("读取客户端数据：");
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
System.out.println("内容为：" + reader.readLine());
OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream());
writer.write("收到\n");
writer.flush();
socket.close();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
用户端
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try(Socket s = new Socket("localhost", 8080);
Scanner sc = new Scanner(System.in)){
System.out.println("已连接到服务区");
OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()); //读取发送内容
writer.write(sc.nextLine() + "\n"); //加换行符是读取需要
writer.flush();
s.shutdownOutput();
System.out.println("数据已发送");
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
System.out.println("收到服务端响应:" + reader.readLine());
}catch(IOException e) {
System.out.println("连接失败");
e.printStackTrace();
}finally {
System.out.println("断开连接");
}
}
}
先启动Server端，再启动用户端；127.0.0.1是自己电脑
手动关闭单向的流：
socket.shutdownOutput(); //输出方向关闭
socket.shutdownInput(); //关闭输入方向
可以通过调用setSoTimeout()方法来设定IO超时时间：
socket.setSoTimeout(3000);
当超过设定时间都依然没有收到客户端或是服务端的数据时，会抛出异常：
java.net.SocketTimeoutException: Read timed out
at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
at java.net.SocketInputStream.socketRead(SocketInputStream.java:116)
at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:171)
at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:141)
at sun.nio.cs.StreamDecoder.readBytes(StreamDecoder.java:284)
at sun.nio.cs.StreamDecoder.implRead(StreamDecoder.java:326)
at sun.nio.cs.StreamDecoder.read(StreamDecoder.java:178)
at java.io.InputStreamReader.read(InputStreamReader.java:184)
at java.io.BufferedReader.fill(BufferedReader.java:161)
at java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:324)
at java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:389)
at com.test.Main.main(Main.java:41)
也可以不自动链接
try (Socket socket = new Socket();
Scanner sc = new Scanner(System.in)) {
socket.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080), 1000);
}
可能会出现连接双方出现意外却通知不到对方的情况，这个时候其中一方还持有联系，就会占用资源，可以使用setKeepAlive()的方法来防止：
socket.setKeepAlive(true);
当客户端连接之后，如果此函数设置值为true，当对方没有发送任何数据过来的时候，超过一个时间（要看系统内核参数配置），这边就会发送一个ack探测包，探测TCP/IP连接是否有效
此缓冲区大小为：8192，我们可以手动调整其大小来优化传输效率：
socket.setReceiveBufferSize(25565); //TCP接收缓冲区
socket.setSendBufferSize(25565); //TCP发送缓冲区
使用Socket传输文件
实现文件传输
用户端
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try(Socket s = new Socket("localhost", 8080)){
FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt"); //输入文件
OutputStream stream = s.getOutputStream(); //输出流
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while((len = fis.read(bytes)) != -1) {
stream.write(bytes, 0, len);
}
fis.close();
stream.flush();
stream.close();
System.out.println("文件已传输");
}catch(IOException e) {
System.out.println("连接失败");
e.printStackTrace();
}
}
}
服务端
public class server {
public static void main(String[] args) {
try(ServerSocket server = new ServerSocket(8080)){
Socket socket = server.accept();
InputStream stream = socket.getInputStream();
FileOutputStream file = new FileOutputStream("toserver.txt");
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while((len = stream.read(buffer)) != -1){
file.write(buffer, 0, len);
}
file.flush();
file.close();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
使用浏览器访问Socket服务器
public class server {
public static void main(String[] args) {
try(ServerSocket server = new ServerSocket(8080)){
System.out.println("正在等待客户端连接：");
Socket socket = server.accept();
System.out.println("IP地址为：" + socket.getInetAddress().getHostAddress());
InputStream in = socket.getInputStream();
while(true) {
int read = in.read();
if(read == -1) {
break;
}
System.out.print((char) read);
}
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
启动Server端，用浏览器输入http://localhost:8080或是http://127.0.0.1:8080/访问；会发现浏览器无法访问，但是IDEA给了一堆反馈
我们的服务端能够读取HTTP请求。但是Http协议并不会保持长连接，在得到我们响应的数据后会立即关闭TCP连接。
既然使用的是Http连接，如果我们的服务器要支持响应HTTP请求，那么就需要按照HTTP协议的规则，返回一个规范的响应文本，首先是响应头，它至少要包含一个响应码：
HTTP/1.1 200 Accpeted
然后就是响应内容（注意一定要换行再写），我们尝试来编写一下支持HTTP协议的响应内容：
public static void main(String[] args) {
try(ServerSocket server = new ServerSocket(8080)){
System.out.println("正在等待客户端连接...");
Socket socket = server.accept();
System.out.println("客户端已连接，IP地址为："+socket.getInetAddress().getHostAddress());
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
System.out.println("接收到客户端数据：");
while (reader.ready()) System.out.println(reader.readLine());
OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream());
writer.write("HTTP/1.1 200 Accepted\r\n"); //200是响应码，Http协议规定200为接受请求，400为错误的请求，404为找不到此资源（不止这些，还有很多）
writer.write("\r\n"); //在请求头写完之后还要进行一次换行，然后写入响应实体（会在浏览器上展示的内容）
writer.write("You're on your own Kids!");
writer.flush();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
我们可以打开浏览器的开发者模式，我们来观察一下浏览器的实际请求过程。
