Java学习（十八）--网络编程

介绍

需求

如何准确地定位网络上一台或多台主机；
定位主机上的特定的应用
找到主机后如何可靠高效地进行数据传输

目的

直接或间接地通过网络协议与其它计算机实现数据交换，进行通讯；

网络通信

网络：两台或多台设备通过一定物理设备连接起来构成网络；

网络通信：将数据通过网络从一台设备传输到另一台设备；

java.net包提供一系列的类或接口，供程序员完成网络通信；

IP地址：InetAddress

IP地址：用于唯一标识网络中每台计算机/主机（通信实体）

查看IP地址命令： ipconfig

表达形式：

点分十进制：xx.xx.xx.xx
每个十进制的范围：0-255

组成：

= 网络地址 + 主机地址

本机地址/本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1

主机名(hostName)：localhost

IP地址分类1

IPV4 ：存在网络资源有限问题；

IPV6

IP地址分类2

公网地址(万维网使用)
私有地址（区域网使用）： 192.168.开头的就是私有址址；范围：192.168.0.0--192.168.255.255；专门为组织机构内部使用。

域名：

域名：将ip地址映射成域名。（依据HTTP协议）；例如www.baidu.com；

端口号

端口号：标识正在计算机上运行的进程（程序）；不同的进程有不同的端口号

查看端口号

Windows+R键 -->“运行”窗口 --> CMD -->命令提示窗口 -->netstat -na -->回车 --> 整个电脑的详细的端口信息
协议 -- 本地地址 -- 外部地址（客户端地址） -- 状态
TCP对应所需要的端口号
LISTENING
代表当前正处于监听状态
ESTABLISHED
代表已建立连接，正处于通信状态
IME_WAIT
代表已结束访问
CLOSE_WAIT
代表等待从本地用户发来的连接中断请求
netstat -na |more
分页显示
netstat -nab |more
显示程序

表达形式

以整数形式，端口范围0~65535
2个字节

分类

公认端口； 0—1023；被预先定义的服务通信占用；例如：HTTP占80，FTP占21，Telnet占23，ssh占22；
注册端口： 1024—49151；分配给用户进程或应用程序；例如：Tomcat占用端口8080，MySQL占用端口3306，Oracle占用端口1521等；
动态/私有地址： 49152-65535。

网络协议

通信协议：对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等制定标准；

分层思想

最常用的复合方式是层次方式，即同层间可以通信、上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系
制定协议时，把复杂成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来
各层互不影响，利于系统的开发和扩展

Socket套间字

特点

网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字；
通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点; 网络通信，即Socket间的通信。
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。
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。

分类

流套接字（stream socket）: 使用TCP提供可依赖的字节流服务;
数据报套接字（datagram socket）: 使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务;

InetAddress类

InetAddress类：用于管理Ip的类，没有构造器，为单例模式，根据静态的方法来返回该对象，具两个子类：Inet4Address、Inet6Address。

常用方法

public String getHostAddress()

获取主机的IP地址字符串（以文本表现形式）

public String getHostName()

获取主机的主机名

public boolean isReachable(int timeout)

测试是否可以达到该地址

public static InetAddress getLocalHost()

获取本地主机的 InetAddress 对象

public static InetAddress getByName(String host)

host：一个字符串形式的域名或者IP地址

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;//InetAddress 类的使用
public class API_ {public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {//1. 获取本机的InetAddress 对象InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();System.out.println(localHost);//LHY/172.16.91.246//2. 根据指定主机名 获取 InetAddress对象InetAddress host1 = InetAddress.getByName("LHY");System.out.println("host1=" + host1);//LHY/172.16.91.246//3. 根据域名返回 InetAddress对象, 比如 www.baidu.com 对应InetAddress host2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");System.out.println("host2=" + host2);//www.baidu.com / 110.242.68.4//4. 通过 InetAddress 对象，获取对应的地址String hostAddress = host2.getHostAddress();//IP 110.242.68.4System.out.println("host2 对应的ip = " + hostAddress);//110.242.68.4//5. 通过 InetAddress 对象，获取对应的主机名/或者的域名String hostName = host2.getHostName();System.out.println("host2对应的主机名/域名=" + hostName); // www.baidu.com}
}

TCP编程

基于客户端—服务端的网络通信：

客户端：自定义或浏览器
服务端：自定义或Tomcat服务器

底层使用TCP/IP协议；

基于Socket的TCP编程；

场景：

客户端发送数据，服务端接受并显示控制台；

说明：

当客户端连接到服务端后，实际上客户端也通过一个端口和服务端进行通信，这个端口是TCP/IP来分配的，是不确定，是随机的；

字节流

需求1：使用字节流
编写一个服务端和一个客户端；
服务端在9999端口监听；
客户端连接到服务端，发送“hello，server”，然后退出；
服务器端接收到 客户端发送的信息，输出，并退出1. 服务端代码
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class SocketTCP01Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//思路//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的并发]ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接..");//2. 当没有客户端连接9999端口时，程序会 阻塞, 等待连接//   如果有客户端连接，则会返回Socket对象，程序继续Socket socket = serverSocket.accept();System.out.println("服务端 socket =" + socket.getClass());////3. 通过socket.getInputStream() 读取客户端写入到数据通道的数据, 显示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));//根据读取到的实际长度，显示内容.}//5.关闭流和socketinputStream.close();socket.close();serverSocket.close();//关闭}
}2.客户端程序import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;public class SocketTCP01Client {public static void main(String[] args) throws IOException {//思路//1. 连接服务端 (ip , 端口）//解读: 连接本机的 9999端口, 如果连接成功，返回Socket对象Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());//2. 连接上后，生成Socket, 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, 必须关闭outputStream.close();socket.close();System.out.println("客户端退出.....");}
}

//需求：
//1、编写一个服务端和一个客户端
//2、服务端在9999端口监听
//3、客户端连接到服务端，发送“hello，server”，并接收服务端回发的“hello,client”，再退出
//4、服务端接收到客户端发送的消息，输出并退出1、服务端代码：
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;//服务端在9999端口监听,并发送给客户端“hello,client”。
@SuppressWarnings({"all"})
public class SocketTCP01Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//思路//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的并发]ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接..");//2. 当没有客户端连接9999端口时，程序会 阻塞, 等待连接//   如果有客户端连接，则会返回Socket对象，程序继续Socket socket = serverSocket.accept();System.out.println("服务端 socket =" + socket.getClass());////3. 通过socket.getInputStream() 读取客户端写入到数据通道的数据, 显示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));//根据读取到的实际长度，显示内容.}//5. 获取socket相关联的输出流OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();outputStream.write("hello, client".getBytes());//   设置结束标记socket.shutdownOutput();//6.关闭流和socketoutputStream.close();inputStream.close();socket.close();serverSocket.close();//关闭}
}2.客户端代码：import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;// 客户端，发送 "hello, server" 给服务端，并接收服务端回发的“hello,client”，再退出
@SuppressWarnings({"all"})
public class SocketTCP02Client {public static void main(String[] args) throws IOException {//思路//1. 连接服务端 (ip , 端口）//解读: 连接本机的 9999端口, 如果连接成功，返回Socket对象Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());//2. 连接上后，生成Socket, 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());//   设置结束标记socket.shutdownOutput();//4. 获取和socket关联的输入流. 读取数据(字节)，并显示InputStream inputStream = socket.getInputStream();byte[] buf = new byte[1024];int readLen = 0;while ((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {System.out.println(new String(buf, 0, readLen));}//5. 关闭流对象和socket, 必须关闭inputStream.close();outputStream.close();socket.close();System.out.println("客户端退出.....");}
}

字符流

需求：
编写一个服务端、一个客户端；
服务端在9999端口监听；
客户端连接到服务端，发送“hello,server”，并接收服务端回发“hello，client”，再退出；
服务端接口到客户端发送的信息、输出，并发送“hello，client”，在退出import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;// 服务端, 使用字符流方式读写
@SuppressWarnings({"all"})
public class SocketTCP03Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//思路//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的并发]ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接..");//2. 当没有客户端连接9999端口时，程序会 阻塞, 等待连接//   如果有客户端连接，则会返回Socket对象，程序继续Socket socket = serverSocket.accept();System.out.println("服务端 socket =" + socket.getClass());//3. 通过socket.getInputStream() 读取客户端写入到数据通道的数据, 显示InputStream inputStream = socket.getInputStream();//4. IO读取, 使用字符流, 老师使用 InputStreamReader 将 inputStream 转成字符流
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));String s = bufferedReader.readLine();System.out.println(s);//输出//5. 获取socket相关联的输出流OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//    使用字符输出流的方式回复信息BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));bufferedWriter.write("hello client 字符流");bufferedWriter.newLine();// 插入一个换行符，表示回复内容的结束bufferedWriter.flush();//注意需要手动的flush//6.关闭流和socketbufferedWriter.close();bufferedReader.close();socket.close();serverSocket.close();//关闭}
}2、客户端
import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;@SuppressWarnings({"all"})
public class SocketTCP03Client {public static void main(String[] args) throws IOException {//思路//1. 连接服务端 (ip , 端口）//解读: 连接本机的 9999端口, 如果连接成功，返回Socket对象Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());//2. 连接上后，生成Socket, 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, 使用字符流BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));bufferedWriter.write("hello, server 字符流");bufferedWriter.newLine();//插入一个换行符，表示写入的内容结束, 注意，要求对方使用readLine()!!!!bufferedWriter.flush();// 如果使用的字符流，需要手动刷新，否则数据不会写入数据通道//4. 获取和socket关联的输入流. 读取数据(字符)，并显示InputStream inputStream = socket.getInputStream();BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));String s = bufferedReader.readLine();System.out.println(s);//5. 关闭流对象和socket, 必须关闭bufferedReader.close();//关闭外层流bufferedWriter.close();socket.close();System.out.println("客户端退出.....");}
}

二进制文件

/*需求：
服务端在8888端口监听；
客户端连接到服务端，发送给服务端一张图片；
服务端接收到图片，并保存到src下，发送“收到图片”再退出；
客户端接收到服务端发送的“收到图片”，再退出；
使用工具类StringUtils。
*/import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;// 文件上传的客户端
public class TCPFileUploadClient {public static void main(String[] args) throws Exception {//客户端连接服务端 8888，得到Socket对象Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);//创建读取磁盘文件的输入流//String filePath = "e:\\qie.png";String filePath = "e:\\abc.mp4";BufferedInputStream bis  = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filePath));//bytes 就是filePath对应的字节数组byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);//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//=====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);//关闭相关的流inputStream.close();bos.close();socket.close();}
}import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;//文件上传的服务端
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);System.out.println("服务端在8888端口监听....");//2. 等待连接Socket socket = serverSocket.accept();//3. 读取客户端发送的数据//   通过Socket得到输入流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，就得到一个文件了String destFilePath = "src\\abc.mp4";BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFilePath));bos.write(bytes);bos.close();// 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//关闭其他资源writer.close();bis.close();socket.close();serverSocket.close();}
}/*** 此工具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();		}
}

UDP编程

基本介绍

实现类： DatagramSocket 和 DatagramPacket[数据包/数据报]
UDP数据包通过数据报套接字 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，也不确定什么时候可以抵达
DatagramPacket对象封装了UDP数据报，在数据报中包含发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号
UDP协议中每个数据报都给出完整的地址信息，因此无需建立发送方和接收方的连接；

流程

1.核心的两个类/对象 DatagramSocket与DatagramPacket
2.建立发送端，接收端：发送端与接收端是两个独立的运行程序
3.发送数据前，建立数据包/报 DatagramPacket对象
4.调用DatagramSocket的发送、接收方法
5.关闭DatagramSocket

实现代码：
（1）接收端
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class UDPReceiverA {public static void main(String[] args) throws IOException {//1. 创建一个 DatagramSocket 对象，准备在9999接收数据DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);//2. 构建一个 DatagramPacket 对象，准备接收数据// 讲解UDP 协议中，一个数据包最大 64k；byte[] buf = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);//3. 调用 接收方法, 将通过网络传输的 DatagramPacket 对象填充到 packet对象//提示: 当有数据包发送到 本机的9999端口时，就会接收到数据；//   如果没有数据包发送到 本机的9999端口, 就会阻塞等待.System.out.println("接收端A 等待接收数据..");socket.receive(packet);//4. 可以把packet 进行拆包，取出数据，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String s = new String(data, 0, length);System.out.println(s);//===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();System.out.println("A端退出...");}
}（2）发送端import java.io.IOException;
import java.net.*;//发送端B ====> 也可以接收数据
@SuppressWarnings({"all"})
public class UDPSenderB {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建 DatagramSocket 对象，准备在9998端口 接收数据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);//3.=== 接收从A端回复的信息//(1)   构建一个 DatagramPacket 对象，准备接收数据byte[] buf = new byte[1024];packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);//(2)    调用 接收方法, 将通过网络传输的 DatagramPacket 对象填充到 packet对象//提示: 当有数据包发送到 本机的9998端口时，就会接收到数据//   如果没有数据包发送到 本机的9998端口, 就会阻塞等待.socket.receive(packet);//(3)  可以把packet 进行拆包，取出数据，并显示.int length = packet.getLength();//实际接收到的数据字节长度data = packet.getData();//接收到数据String s = new String(data, 0, length);System.out.println(s);//关闭资源socket.close();System.out.println("B端退出");}
}

URL编程

概述

URL(Uniform Resource Locator)：统一资源定位符，它表示Internet上某一资源的地址
它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源
通过URL我们可以访问Internet上的各种网络资源：最常见的www，ftp站点；浏览器通过解析给定的URL可以在网络上查找相应的文件或其他资源

基本结构

<传输协议>://<主机名>:<端口号>/<文件名>#片段名?参数列表

例如:
http://192.168.1.100:8080/helloworld/index.jsp#a?username=shkstart&password=123
#片段名：即锚点，例如看小说，直接定位到章节
参数列表格式：参数名=参数值&参数名=参数值....*  http://localhost:8080/examples/beauty.jpg?username=Tom
*  协议   主机名    端口号  资源地址           参数列表

URL类的构造器都声明抛出非运行时异常，必须要对这一异常进行处理，通常是用try-catch语句进行捕获。