Java基礎語法練習45（網絡編程）

一、網絡的相關概念

1.網絡通信

?2.網絡

3.ip 地址?

?4.ipv4 地址分類

5.域名

6.網絡通信協議

7.TCP 和 UDP?

二、InetAddress類?

1.相關方法

2.代碼示例如下：

三、Socket

1.基本介紹

四、TCP 網絡通信編程

1.基本介紹

?2.應用示例：

2.1題目一（字節流）要求如下：

2.1.1服務端代碼如下：

?2.1.2客戶端代碼如下：

2.2題目二（字節流）要求如下：

?2.2.1服務端代碼如下：

2.2.2客戶端代碼如下：

2.3題目三?(字符流)要求如下：

2.3.1服務端代碼如下：

2.3.2客戶端代碼如下：

2.4題目四（網絡上傳文件-字節流）要求如下：

2.4.1工具包StreamUtils代碼如下：

2.4.2服務端代碼如下:

2.4.3客戶端代碼如下：

五、UDP 網絡通信編程[了解]

1.基本介紹

2. 基本流程

3.應用案例

3.1要求如下：

3.2接受端代碼如下：

3.3發送端代碼如下：

一、網絡的相關概念

1.網絡通信

概念：兩臺設備之間通過網絡實現數據傳輸
網絡通信：將數據通過網絡從一臺設備傳輸到另一臺設備
java.net包下提供了一系列的類或接口，供程序員使用，完成網絡通信

?2.網絡

概念：兩臺或多臺設備通過一定物理設備連接起來構成了網絡
根據網絡的覆蓋范圍不同，對網絡進行分類：
- 局域網：覆蓋范圍最小，僅僅覆蓋一個教室或一個機房
- 城域網：覆蓋范圍較大，可以覆蓋一個城市
- 廣域網：覆蓋范圍最大，可以覆蓋全國，甚至全球，萬維網是廣域網的代

3.ip 地址?

概念：用于唯一標識網絡中的每臺計算機 / 主機
查看 ip 地址：ipconfig
ip 地址的表示形式：點分十進制 xx.xx.xx.xx
每一個十進制數的范圍：0~255
ip 地址的組成 = 網絡地址 + 主機地址，比如：192.168.16.69
IPv6 是互聯網工程任務組設計的用于替代 IPv4 的下一代 IP 協議，其地址數量號稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個地址 [1] 。
由于 IPv4 最大的問題在于網絡地址資源有限，嚴重制約了互聯網的應用和發展。IPv6 的使用，不僅能解決網絡地址資源數量的問題，而且也解決了多種接入設備連入互聯網的障礙

?4.ipv4 地址分類

? ? ? ? ? IPv4 地址是 32 位二進制數，通常以點分十進制表示（如 192.168.1.1）。傳統分類基于第一個八位組的前綴，分為A、B、C、D、E 五類，其中 A、B、C 類為常用單播地址，D 類為組播，E 類保留。以下是詳細分類：

5.域名

www.baidu.com
好處：為了方便記憶，解決記 ip 的困難
概念：將 ip 地址映射成域名，這里怎么映射上，HTTP 協議

?端口號

概念：用于標識計算機上某個特定的網絡程序
表示形式：以整數形式，端口范圍 0~65535 [2 個字節表示端口 0~2^16-1]
0~1024 已經被占用，比如 ssh 22，ftp 21，smtp 25，http 80
常見的網絡程序端口號：
? tomcat :8080
? mysql:3306
? oracle:1521
? sqlserver:1433

6.網絡通信協議

協議 (tcp/ip)
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）的簡寫，中文譯名為傳輸控制協議 / 因特網互聯協議，又叫網絡通訊協議，這個協議是 Internet 最基本的協議、Internet 國際互聯網絡的基礎，簡單地說，就是由網絡層的 IP 協議和傳輸層的 TCP 協議組成的。[示意圖如下：]

7.TCP 和 UDP?

TCP 協議：傳輸控制協議
1. 使用 TCP 協議前，須先建立 TCP 連接，形成傳輸數據通道
2. 傳輸前，采用 “三次握手” 方式，是可靠的
3. TCP 協議進行通信的兩個應用進程：客戶端、服務端
4. 在連接中可進行大數據量的傳輸
5. 傳輸完畢，需釋放已建立的連接，效率低
UDP 協議：用戶數據協議
1. 將數據、源、目的封裝成數據包，不需要建立連接
2. 每個數據報的大小限制在 64K 內，不適合傳輸大量數據
3. 因無需連接，故是不可靠的
4. 發送數據結束時無需釋放資源 (因為不是面向連接的)，速度快
5. 舉例：廁所通知；發短信

二、InetAddress類?

1.相關方法

獲取本機 InetAddress 對象 getLocalHost
根據指定主機名 / 域名獲取 ip 地址對象 getByName
獲取 InetAddress 對象的主機名 getHostName
獲取 InetAddress 對象的地址 getHostAddress

2.代碼示例如下：


import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;public class API001 {public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {//1.獲取本機InetAddress對象getLocalHostInetAddress localHost=InetAddress.getLocalHost(); //LAPTOP-BC9N4EFF/113.54.254.61System.out.println(localHost);//2.根據指定主機名/域名獲取ip地址對象getByNameInetAddress host2=InetAddress.getByName("LAPTOP-BC9N4EFF");System.out.println(host2);//3.根據域名返回InetAddress對象，比如："www.baidu.com"InetAddress host3=InetAddress.getByName("www.baidu.com");System.out.println(host3);//4.通過InetAddress對象，獲取對應的地址String hostAddress=host3.getHostAddress();//IPSystem.out.println(hostAddress);//5.通過InetAddress對象,獲取對應的主機名/或者的域名String host3Name=host3.getHostName();System.out.println(host3Name);}
}

三、Socket

1.基本介紹

套接字 (Socket) 開發網絡應用程序被廣泛采用，以至于成為事實上的標準。
通信的兩端都要有 Socket，是兩臺機器間通信的端點
網絡通信其實就是 Socket 間的通信。
Socket 允許程序把網絡連接當成一個流，數據在兩個 Socket 間通過 IO 傳輸。
一般主動發起通信的應用程序屬客戶端，等待通信請求的為服務端

四、TCP 網絡通信編程

1.基本介紹

基于客戶端 — 服務端的網絡通信
底層使用的是 TCP/IP 協議
應用場景舉例：客戶端發送數據，服務端接受并顯示控制臺
基于 Socket 的 TCP 編程

?2.應用示例：

2.1題目一（字節流）要求如下：

編寫一個服務器端，和一個客戶端
服務器端在 9999 端口監聽
客戶端連接到服務器端，發送 "hello, server"，然后退出
服務器端接收到客戶端發送的信息，輸出，并退出

創建2個Java文件，并先運行服務端代碼（運行后不要關閉），在運行客戶端代碼。（如果條件允許，最好在兩臺電腦進行）。

2.1.1服務端代碼如下：


import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class SocketTCP01Server01 {public static void main(String[] args) throws IOException {//思路//1.在本機的9999端口監聽,等待連接//細節:要求在本機沒有其它服務在監聽9999//細節：這個ServerSocket可以通過accept()返回多個Socket[多個客戶端連接服務器的并發]ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(9999);System.out.println("服務端，在 9999 端口監聽，等待連接..");//2. 當沒有客戶端連接9999端口時，程序會 阻塞, 等待連接// 如果有客戶端連接，則會返回Socket對象，程序繼續Socket socket = serverSocket.accept();System.out.println("服務端 socket =" + socket.getClass());//3. 通過socket.getInputStream() 讀取客戶端寫入到數據通道的數據, 顯示InputStream inputStream = socket.getInputStream();//4. IO 讀取byte[] buf = new byte[1024];int readLen = 0;while ((readLen = inputStream.read(buf)) !=-1) {System.out.println(new String(buf, 0, readLen));//根據讀取到的實際長度，顯示內容.}//5.關閉流和socketinputStream.close();socket.close();serverSocket.close();//關閉}
}

?2.1.2客戶端代碼如下：

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;//客戶端，發送 "hello,server" 給服務端
public class SocketTCP01Client01 {public static void main(String[] args) throws IOException {//思路//1. 連接服務端 (ip, 端口）//解讀: 連接本機的 9999端口, 如果連接成功，返回Socket對象Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);//這里使用的是本機，如果是遠程服務器改為對應的IP或域名System.out.println("客戶端 socket 返回=" + socket.getClass());//2. 連接上后，生成Socket, 通過socket.getOutputStream()//得到 和 socket對象關聯的輸出流對象OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//3. 通過輸出流，寫入數據到 數據通道outputStream.write("hello, server".getBytes());//4. 關閉流對象和socket, 必須關閉outputStream.close();socket.close();System.out.println("客戶端退出.....");}
}

2.2題目二（字節流）要求如下：

編寫一個服務端，和一個客戶端
服務器端在 9999 端口監聽
客戶端連接到服務端，發送 "hello, server", 并接收服務器端回發的 "hello,client", 再退出
服務器端接收到客戶端發送的信息，輸出，并發送 "hello, client", 再退出

創建2個Java文件，并先運行服務端代碼（運行后不要關閉），在運行客戶端代碼。（如果條件允許，最好在兩臺電腦進行）。

注意：相比于上個案例，需要設置結束標記，就類似于對講機中的完畢，告訴別人我說完了?

?2.2.1服務端代碼如下：


import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class SocketTCP01Server02 {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.在本機的9999端口監聽,等待連接//細節:要求在本機沒有其它服務在監聽9999//細節：這個ServerSocket可以通過accept()返回多個Socket[多個客戶端連接服務器的并發]ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(9999);System.out.println("服務端，在 9999 端口監聽，等待連接..");//2. 當沒有客戶端連接9999端口時，程序會 阻塞, 等待連接// 如果有客戶端連接，則會返回Socket對象，程序繼續Socket socket = serverSocket.accept();System.out.println("服務端 socket =" + socket.getClass());//3. 通過socket.getInputStream() 讀取客戶端寫入到數據通道的數據, 顯示InputStream inputStream = socket.getInputStream();//4. IO 讀取byte[] buf = new byte[1024];int readLen = 0;while ((readLen = inputStream.read(buf)) !=-1) {System.out.println(new String(buf, 0, readLen));//根據讀取到的實際長度，顯示內容.}System.out.println("======================源代碼增加處===========================");OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//5. 通過輸出流，寫入數據到 數據通道outputStream.write("hello, client".getBytes());///設置結束標記socket.shutdownOutput();//5.關閉流和socketoutputStream.close();inputStream.close();socket.close();serverSocket.close();//關閉}
}

2.2.2客戶端代碼如下：


import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;public class SocketTCP01Client02 {public static void main(String[] args) throws IOException {//1. 連接服務端 (ip, 端口）//解讀: 連接本機的 9999端口, 如果連接成功，返回Socket對象Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);//這里使用的是本機，如果是遠程服務器改為對應的IP或域名System.out.println("客戶端 socket 返回=" + socket.getClass());//2. 連接上后，生成Socket, 通過socket.getOutputStream()//得到 和 socket對象關聯的輸出流對象OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//3. 通過輸出流，寫入數據到 數據通道outputStream.write("hello, server".getBytes());System.out.println("======================源代碼增加處===========================");設置結束標記socket.shutdownOutput();InputStream inputStream = socket.getInputStream();//4. IO 讀取byte[] buf = new byte[1024];int readLen = 0;while ((readLen = inputStream.read(buf)) !=-1) {System.out.println(new String(buf, 0, readLen));//根據讀取到的實際長度，顯示內容.}inputStream.close();outputStream.close();socket.close();}
}

2.3題目三?(字符流)要求如下：

編寫一個服務端，和一個客戶端
服務端在 9999 端口監聽
客戶端連接到服務端，發送 "hello, server", 并接收服務端回發的 "hello,client", 再退出
服務端接收到客戶端發送的信息，輸出，并發送 "hello, client", 再退出

提示：可以直接在上一個案例修改即可?

2.3.1服務端代碼如下：


import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class SocketTCP01Server03 {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.在本機的9999端口監聽,等待連接//細節:要求在本機沒有其它服務在監聽9999//細節：這個ServerSocket可以通過accept()返回多個Socket[多個客戶端連接服務器的并發]ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(9999);System.out.println("服務端，在 9999 端口監聽，等待連接..");//2. 當沒有客戶端連接9999端口時，程序會 阻塞, 等待連接// 如果有客戶端連接，則會返回Socket對象，程序繼續Socket socket = serverSocket.accept();System.out.println("服務端 socket =" + socket.getClass());//3. 通過socket.getInputStream() 讀取客戶端寫入到數據通道的數據, 顯示InputStream inputStream = socket.getInputStream();//將字節流轉換成字符流BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));String str = bufferedReader.readLine();System.out.println(str);OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//字節流轉換成字符流BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));bufferedWriter.write("hello, client 字符流");bufferedWriter.newLine();//插入一個換行符，表示寫入的內容結束, 注意，要求對方使用readLine()!!!!bufferedWriter.flush(); //如果使用的字符流，需要手動刷新，否則數據不會寫入數據通道//5.關閉流和socketbufferedWriter.close();bufferedReader.close();socket.close();serverSocket.close();//關閉}
}

2.3.2客戶端代碼如下：


import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;public class SocketTCP01Client03 {public static void main(String[] args) throws IOException {//1. 連接服務端 (ip, 端口）//解讀: 連接本機的 9999端口, 如果連接成功，返回Socket對象Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);//這里使用的是本機，如果是遠程服務器改為對應的IP或域名System.out.println("客戶端 socket 返回=" + socket.getClass());//2. 連接上后，生成Socket, 通過socket.getOutputStream()//得到 和 socket對象關聯的輸出流對象OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//字節流轉換成字符流BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));bufferedWriter.write("hello server 字符流");bufferedWriter.newLine();//插入一個換行符，表示寫入的內容結束, 注意，要求對方使用readLine()!!!!bufferedWriter.flush(); //如果使用的字符流，需要手動刷新，否則數據不會寫入數據通道無上一個案例的結束標記   InputStream inputStream = socket.getInputStream();//將字節流轉換成字符流BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));String str = bufferedReader.readLine();System.out.println(str);bufferedReader.close();bufferedWriter.close();socket.close();}
}

2.4題目四（網絡上傳文件-字節流）要求如下：

編寫一個服務端，和一個客戶端
服務器端在 8888 端口監聽
客戶端連接到服務端，發送一張圖片 e:\qie.png
服務器端接收到客戶端發送的圖片，保存到 src 下，發送 “收到圖片” 再退出
客戶端接收到服務端發送的 “收到圖片”，再退出
該程序要求使用 StreamUtils.java，我們直接使用

2.4.1工具包StreamUtils代碼如下：


import java.io.BufferedReader;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;/*** 此類用于演示關于流的讀寫方法**/
public class StreamUtils {/*** 功能：將輸入流轉換成byte[]， 即可以把文件的內容讀入到byte[]* @param is* @return* @throws Exception*/public static byte[] streamToByteArray(InputStream is) throws Exception{ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();//創建輸出流對象byte[] b = new byte[1024];//字節數組int len;while((len=is.read(b))!=-1){//循環讀取bos.write(b, 0, len);//把讀取到的數據，寫入bos	}byte[] array = bos.toByteArray();//然后將bos 轉成字節數組bos.close();return array;}/*** 功能：將InputStream轉換成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){builder.append(line+"\r\n");}return builder.toString();}}

2.4.2服務端代碼如下:


import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;//文件上傳的服務端
public class TCPFileUploadServer001 {public static void main(String[] args) throws Exception {//1.服務端在本機監聽8888ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);System.out.println("服務端在8888端口監聽....");//2.等待連接Socket socket=serverSocket.accept();//3. 讀取客戶端發送的數據//通過Socket 得到輸入流BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);//4. 將得到 bytes 數組，寫入到指定的路徑，就得到一個文件了String destFilePath = "D:\\IDEA\\project\\chapter21\\Java002.png";BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFilePath));bos.write(bytes);bos.close();// 向客戶端回復 "收到圖片"// 通過socket 獲取到輸出流(字符)BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));writer.write("收到圖片");writer.flush();//把內容刷新到數據通道socket.shutdownOutput();//設置寫入結束標記//關閉其他資源//writer.close();bis.close();socket.close();serverSocket.close();}
}

2.4.3客戶端代碼如下：


import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;//文件上傳的客戶端
public class TCPFileUploadClient001 {public static void main(String[] args) throws Exception {//客戶端連接服務端 8888，得到Socket對象Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);//創建讀取磁盤文件的輸入流String filePath = "D:\\IDEA\\project\\chapter21\\Java.png";//String filePath = "e:\\abc.mp4";BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filePath));//bytes 就是 filePath 對應的字節數組byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);//通過socket 獲取到輸出流, 將bytes數據發送給服務端BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());bos.write(bytes);//將文件對應的字節數組的內容，寫入到數據通道bis.close();socket.shutdownOutput();//設置寫入數據的結束標記//=====接收從服務端回復的消息=====InputStream inputStream = socket.getInputStream();//使用StreamUtils 的方法，直接將 inputStream 讀取到的內容 轉成字符串String s = StreamUtils.streamToString(inputStream);System.out.println(s);//關閉相關的流inputStream.close();bos.close();socket.close();}
}

五、UDP 網絡通信編程[了解]

1.基本介紹

類 DatagramSocket 和 DatagramPacket [數據包 / 數據報] 實現了基于 UDP 協議網絡程序。
UDP 數據報通過數據報套接字 DatagramSocket 發送和接收，系統不保證 UDP 數據報一定能夠安全送到目的地，也不能確定什么時候可以抵達。
DatagramPacket 對象封裝了 UDP 數據報，在數據報中包含了發送端的 IP 地址和端口號以及接收端的 IP 地址和端口號。
UDP 協議中每個數據報都給出了完整的地址信息，因此無須建立發送方和接收方的連接

2. 基本流程

核心的兩個類 / 對象 DatagramSocket 與 DatagramPacket
建立發送端，接收端 (沒有服務端和客戶端概念)
發送數據前，建立數據包 / 報 DatagramPacket 對象
調用 DatagramSocket 的發送、接收方法
關閉 DatagramSocket

3.應用案例

3.1要求如下：

編寫一個接收端 A, 和一個發送端 B
接收端 A 在 9999 端口等待接收數據 (receive)
發送端 B 向接收端 A 發送數據 "hello，明天吃火鍋～"
接收端 A 接收到發送端 B 發送的數據，回復 "好的，明天見", 再退出
發送端接收回復的數據，再退出

3.2接受端代碼如下：


import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;public class UDPReceiverA {public static void main(String[] args) throws IOException {//1. 創建一個 DatagramSocket 對象，準備在9999接收數據DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);//UDP 協議數據包最大 64k//2. 構建一個 DatagramPacket 對象，準備接收數據byte[] buf = new byte[1024];// 在前面講解UDP 協議時，老師說過一個數據包最大 64kDatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);//3. 調用 接收方法, 將通過網絡傳輸的 DatagramPacket 對象// 填充到 packet對象// 當有數據包發送到 本機的9999端口時，就會接收到數據//如果沒有數據包發送到 本機的9999端口, 就會阻塞等待.System.out.println("接收端 A 等待接收數據..");socket.receive(packet);//4. 可以把packet 進行拆包，取出數據，并顯示.int length = packet.getLength();//實際接收到的數據字節長度byte[] data = packet.getData();//接收到數據String s = new String(data, 0, length);System.out.println(s);///==========回復代碼====================//2. 將需要發送的數據，封裝到 DatagramPacket對象byte[] data1 = "好的，明天見".getBytes();//說明: 封裝的 DatagramPacket 對象 data 內容字節數組 ,data.length , 主機(IP), 端口DatagramPacket packet1 = new DatagramPacket(data1, data1.length, InetAddress.getByName("113.54.254.61"), 9998);socket.send(packet1);socket.close();System.out.println("A端退出");}
}

3.3發送端代碼如下：

import java.io.IOException;
import java.net.*;public class UDPSenderB {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.創建 DatagramSocket 對象，準備在9998端口 接收數據DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);  //端口不一樣是要理解沒有連接的概念，每次通過端口來接收數據//2. 將需要發送的數據，封裝到 DatagramPacket對象byte[] data = "hello 明天吃火鍋~".getBytes();//說明: 封裝的 DatagramPacket 對象 data 內容字節數組 ,data.length , 主機(IP), 端口DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("113.54.254.61"), 9999);socket.send(packet);==============收到回復======================//UDP 協議數據包最大 64k//2. 構建一個 DatagramPacket 對象，準備接收數據byte[] buf = new byte[1024];// 在前面講解UDP 協議時，老師說過一個數據包最大 64kDatagramPacket packet1 = new DatagramPacket(buf, buf.length);//3. 調用 接收方法, 將通過網絡傳輸的 DatagramPacket 對象// 填充到 packet對象// 當有數據包發送到 本機的9999端口時，就會接收到數據//如果沒有數據包發送到 本機的9999端口, 就會阻塞等待.System.out.println("接收端 B等待回復..");socket.receive(packet1);//4. 可以把packet 進行拆包，取出數據，并顯示.int length = packet1.getLength();//實際接收到的數據字節長度byte[] data1 = packet1.getData();//接收到數據String s = new String(data1, 0, length);System.out.println(s);//關閉資源socket.close();System.out.println("B端退出");}
}