Java---网络编程

特点：数据被限制在64kb以内，超出这个范围就不能发送了。

数据报(Datagram)：网络传输的基本单位。

TCP

传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。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连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，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。

完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。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，例如下载文件、浏览网页等。

1.4网络编程三要素

协议

协议：计算机网络通信必须遵守的规则，已经介绍过了，不再赘述。

IP地址

IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。
IP地址的分类
IPv4：是一个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：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。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:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。
常用命令
查看本机IP地址，在控制台输入：

ipconfig

检查网路是否连通，在控制台输入：

ping 空格 IP地址

特殊的IP地址：

本机IP地址：127.0.0.1,localhost

端口号

网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢？

如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）了。

端口号：**用两个字节表示的整数，它的取值范围是065535**。其中，01023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。

利用协议+IP地址+端口号 三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。

2.TCP通信程序

2.1概述

TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互，通信的两端，要严格区分为客户端（Client）与服务端（Server）。

两端通信时步骤：

服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
客户端主动连接服务器端，连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。

在Java中，提供了两个类用于实现TCP通信程序：

客户端：java.net.Socket 类表示。创建Socket对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建立连接开始通信。
服务端：java.net.ServerSocket 类表示。创建ServerSocket对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。

2.2Socket类

Socket 类：该类实现**客户

端套接字**，套接字指的是两台设备之间通讯的端点。

构造方法
public Socket(String host, int port) :创建套接字对象并将其连接到指定主机上的指定端口号。如果指定的host是null ，则相当于指定地址为回送地址。

小贴士：回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址（Loopback Address），主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，立即返回，不进行任何网络传输。

构造举例

Socket client = new Socket(“127.0.0.1”, 6666);

成员方法
public InputStream getInputStream() ：返回此套接字的输入流。
如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的InputStream 的所有操作也关联该通道。
关闭生成的InputStream也将关闭相关的Socket。
public OutputStream getOutputStream() ：返回此套接字的输出流。
如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的OutputStream 的所有操作也关联该通道。
关闭生成的OutputStream也将关闭相关的Socket。
public void close() ：关闭此套接字。
一旦一个socket被关闭，它不可再使用。
关闭此socket也将关闭相关的InputStream和OutputStream 。
public void shutdownOutput() ：禁用此套接字的输出流。
任何先前写出的数据将被发送，随后终止输出流。

2.3ServerSocket类

ServerSocket类：这个类实现了服务器套接字，该对象等待通过网络的请求。

构造方法
public ServerSocket(int port) ：使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上，参数port就是端口号。
构造举例，代码如下：

ServerSocket server = new ServerSocket(6666);

成员方法
public Socket accept() ：侦听并接受连接，返回一个新的Socket对象，用于和客户端实现通信。该方法会一直阻塞直到建立连接。

2.4简单的TCP网络程序

TCP通信分析图解

【服务端】启动,创建ServerSocket对象，等待连接。
【客户端】启动,创建Socket对象，请求连接。
【服务端】接收连接,调用accept方法，并返回一个Socket对象。
【客户端】Socket对象，获取OutputStream，向服务端写出数据。
【服务端】Scoket对象，获取InputStream，读取客户端发送的数据。

到此，客户端向服务端发送数据成功。

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-NaP313nR-1627872429123)(file://D:\Java%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E8%A7%86%E9%A2%91\02-Java%E8%AF%AD%E8%A8%80%E8%BF%9B%E9%98%B6\day11_%E7%BD%91%E7%BB%9C%E7%BC%96%E7%A8%8B\img\5_%E7%AE%80%E5%8D%95%E9%80%9A%E4%BF%A1.jpg?lastModify=1624668622)]$

自此，服务端向客户端回写数据。

【服务端】Socket对象，获取OutputStream，向客户端回写数据。
【客户端】Scoket对象，获取InputStream，解析回写数据。
【客户端】释放资源，断开连接。

代码实现

服务端实现：

ublic class TCPServer {

public static void main(String[] args) throws IOException {

System.out.println(“服务端启动，等待连接…”);

// 1.创建 ServerSocket对象，绑定端口，开始等待连接

ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);

// 2.接收连接 accept 方法, 返回 socket 对象

Socket server = ss.accept();

// 3.通过 socket 获取输入流

InputStream is = server.getInputStream();

// 4.一次性读取数据

// 4.1 创建字节数组

byte[] b = new byte[1024];

// 4.2 据读取到字节数组中.

int len = is.read(b);

// 4.3 解析数组,打印字符串信息

String msg = new String(b, 0, len);

System.out.println(msg);

//5.通过 socket 获取输出流

OutputStream out = server.getOutputStream();

//6.回写数据

out.write(“客户端我收到了！”.getBytes());

//7.关闭资源

out.close();

is.close();

server.close();

}

客户端实现：

public class TCPClient {

public static void main(String[] args) throws IOException {

System.out.println(“客服端发送数据”);

//1.创建 Socket(ip,port),确定连接到哪里

Socket client = new Socket(“localhost”, 6666);

//2.通过Scoket 获取输出流对象

OutputStream os = client.getOutputStream();

//3.写出数据

os.write(“你好吗？tcp,我来了”.getBytes());

//4.通过Scoket 获取输入流对象

InputStream in = client.getInputStream();

// 5. 读取数据

byte[] b=new byte[1024];

int len=in.read(b);

System.out.println(new String(b,0,len));

// 6. 关闭资源

in.close();

os.close();

client.close();

}

3.综合案例

3.1文件上传案例

文件上传分析图解

【客户端】输入流，从硬盘读取文件数据到程序中。
【客户端】输出流，写出文件数据到服务端。
【服务端】输入流，读取文件数据到服务端程序。
【服务端】输出流，写出文件数据到服务器硬盘中。

信息回写分析图解

前四步与基本文件上传一致.

【服务端】获取输出流，回写数据。
【客户端】获取输入流，解析回写数据。

![外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KALnDGw9-1627872429129)(file://D:\Java%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E8%A7%86%E9%A2%91\02-Java%E8%AF%AD%E8%A8%80%E8%BF%9B%E9%98%B6\day11_%E7%BD%91%E7%BB%9C%E7%BC%96%E7%A8%8B\img\6_upload2.jpg?

文件上传优化分析

文件名称写死的问题

服务端，保存文件的名称如果写死，那么最终导致服务器硬盘，只会保留一个文件，建议使用系统时间优化，保证文件名称唯一，代码如下：

FileOutputStream fis = new FileOutputStream(System.currentTimeMillis()+“.jpg”) // 文件名称

BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fis);

循环接收的问题

服务端，指保存一个文件就关闭了，之后的用户无法再上传，这是不符合实际的，使用循环改进，可以不断的接收不同用户的文件，代码如下：

// 每次接收新的连接,创建一个Socket

while（true）{

Socket accept = serverSocket.accept();

…

}

效率问题

服务端，在接收大文件时，可能耗费几秒钟的时间，此时不能接收其他用户上传，所以，使用多线程技术优化，代码如下：

while（true）{

Socket accept = serverSocket.accept();

// accept 交给子线程处理.

new Thread(() -> {

…

InputStream bis = accept.getInputStream();

…

}).start();

}

代码实现

客户端实现

public class TCPClient {

public static void main(String[] args) throws IOException {

//创建输出流，写到服务端

Socket client = new Socket(“localhost”, 6666);

BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(client.getOutputStream());

//创建输入流，读取本地文件

BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(“xpp.jpg”));

//写出数据

byte[] b = new byte[1024 * 8];

int len;

while((len=bis.read(b))!=-1){

bos.write(b,0,len);

}

//关闭输出流，通知服务端，写出数据完毕

client.shutdownOutput();

System.out.println(“文件发送完毕！”);

//解析回写

BufferedInputStream bis1=new BufferedInputStream(client.getInputStream());

while((len=bis1.read(b))!=-1){

System.out.println(new String(b, 0, len));

}

//释放资源

bis.close();

bis1.close();

client.close();

}

服务端实现

public class TCPServer {

public static void main(String[] args) throws IOException {

System.out.println(“服务器—启动----”);

//创建服务端ss

ServerSocket ss=new ServerSocket(6666);

//循环接收，建立连接

while(true)

{

Socket server = ss.accept();

socket对象交给子线程处理,进行读写操作

Runnable接口中,只有一个run方法,使用lambda表达式简化格式

new Thread(() -> {

try {

//获取输入流对象

BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(server.getInputStream());

//创建输出流，保存到本地

BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(System.currentTimeMillis()+“.jpg”));

//读写数据

byte[] b=new byte[1014*8];

int len;

while((len=bis.read(b))!=-1){

服务端实现*

public class TCPServer {

public static void main(String[] args) throws IOException {

System.out.println(“服务器—启动----”);

//创建服务端ss

ServerSocket ss=new ServerSocket(6666);

//循环接收，建立连接

while(true)

{

Socket server = ss.accept();

socket对象交给子线程处理,进行读写操作

Runnable接口中,只有一个run方法,使用lambda表达式简化格式

new Thread(() -> {

try {

//获取输入流对象

BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(server.getInputStream());

//创建输出流，保存到本地

BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(System.currentTimeMillis()+“.jpg”));

//读写数据

byte[] b=new byte[1014*8];

int len;

while((len=bis.read(b))!=-1){