Java 网络编程一---Socket(Tcp+Udp)

2016-05-05 本文已影响383人 Yanci516

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两台计算机进行网络通信，必须满足一下三点

IP 地址：两台主机必须有唯一的标识
协议：双方必须拥有共同的语言，否则出现言语不通，无法交流。
端口号：一台主机上可以运行多个应用程序，如何辨别不同应用程序的通信，就需要端口号来区分

TCP/IP 协议

TCP/IP 协议是目前引用最为广泛的协议，是以 TCP 和 IP 为基础的不同层次上多个协议的集合，也称 TCP/IP 协议族或协议栈

TCP：Transmission Control Protocol 传输控制协议
IP： Internet Protocol 互联网协议

TCP/IP 模型

物理层——>链路层——>网络层——>传输层——>引用层

物理层是用户最直观接触到的，比如网线、双绞线、网卡等
TCP/IP 协议实际上是在第4层传输层
应用层有许多协议是大家熟知的：HTTP 超文本传输协议、FTP 文件传输协议（可进行文件上传、下载等传输）、SMTP 简单邮件传输协议、Trlnet 远程登录服务

IP 地址

为实现网络中不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有一个唯一的标识---IP地址（类似生活中手机通信，双方就必须拥有各自的手机号才能通信）

IP 地址格式：数字型，如 192.168.0.1（类似手机号码规定了11位）

端口

一台主机可以使用多个应用程序，当某个应用与另一台计算机通信时，如何保证发送的消息被对面正确接收（比如说A计算机中QQ发送消息到B计算机QQ中，而不是B计算机的微信中），使用端口就能保证，每个应用都有各自的唯一端口号。

用于区分不同应用程序
端口号范围为0_{65535，其中0}1023为系统所保留
IP 地址和端口号组成了所谓的 Socket，Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的终结点，是 TCP 和 UDP 的基础
常见默认协议端口，http：20，ftp：21，telnet：23

JAVA 中的网络支持

针对网络通信的不同层次，Java 提供的网络功能有四大类

InetAddress：用于标识网络上的硬件资源，即标识 IP 地址
URL：统一资源定位符，表示Internet 上某一资源的地址，通过 URL 可以直接读取或写入网络上的数据
Socket：使用 TCP 协议实现网络通信的 Socket 相关的类
Datagram：使用 UDP 协议，将数据保存在数据报中，通过网络进行通信

InetAddress 类常用方法的使用

package com.fy.inetaddress;

import java.lang.reflect.Array;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.Arrays;

public class Demo1 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            //获取本机的InetAddress实例
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println("计算机地址："+inetAddress.getHostAddress());
            System.out.println("计算机名："+inetAddress.getHostName());
            byte[] bytes = inetAddress.getAddress();//直接获取字节数组形式的IP地址
            System.out.println("字节数组形式的IP"+Arrays.toString(bytes));
            System.out.println(inetAddress);//直接输出InetAddtress实例
            
            System.out.println("---------------");
            //根据电脑名称获取InetAddress实例        
            InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("DESKTOP-FCI9M7Q");
            System.out.println("计算机地址："+inetAddress2.getHostAddress());
            System.out.println("计算机名："+inetAddress2.getHostName());
        
            System.out.println("---------------");
            //根据电脑IP地址也能获取实例
            InetAddress inetAddress3 = InetAddress.getByName("192.168.56.1");
            System.out.println("计算机地址："+inetAddress2.getHostAddress());
            System.out.println("计算机名："+inetAddress2.getHostName());
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

URL 类常用方法的使用

package com.fy.url;

import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

public class URLDemo {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            //创建一个URL实例
            URL imooc = new URL("http://www.baidu.com");
            //通过一个存在的URL实例创建一个新的实例？表示后面的参数，#表示锚点
            URL url = new URL(imooc, "/index.html?username=tom#test");
            //获取协议
            System.out.println(url.getProtocol());
            System.out.println(url.getHost());
            //获取端口号，如果端口号未指定即使用的是默认端口号，此时返回-1
            System.out.println("查询端口："+url.getPort());
            System.out.println("查询文件路径："+url.getPath());
            System.out.println("查询文件名："+url.getFile());
            System.out.println("查询相对路径："+url.getRef());
            System.out.println("查询字符串："+url.getQuery());
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
    }

}

package com.fy.url;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

public class URLDemo2 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            URL url = new URL("http://www.baidu.com");
            //通过URL的openStream 方法获取URL对象所表示的资源的字节输入流
            InputStream is = url.openStream();
            //转化为字符输入流
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is,"utf-8");
            //为字符输入流添加缓冲
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
            String data = br.readLine();//读取数据
            while (data != null) {//循环读取数据
                System.out.print(data);//输出数据
                data = br.readLine();
            }
            br.close();
            isr.close();
            is.close();
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

Tcp SocKet 通信

TCP 协议是面向连接、可靠、有序的，以字节流的方式发送数据基于 TCP 协议实现网络通信的类：

客户端的 Socket 类
服务器端的 ServerSocket 类

Tcp Socket 通信实现步骤

创建 ServerSocket 和 Socket
打开连接到 Socket 的输入/输出流
按照协议对 Socket 进行读/写操作
关闭输入输出流、关闭 Socket

服务器端

创建 ServerSocket 对象，绑定监听端口
通过 accept() 方法监听客户端的请求
建立连接后，通过输入流获取客户端的请求数据
通过输出流向客户端发送相应消息
关闭所有资源

package com.fy.socket;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/*
 * 基于 TCP 协议的 Socket 通信，实现用户登录
 * 服务器端
 */
public class TcpServer {
    
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1. 创建一个服务器端的ServerSocket,指定绑定端口并且监听
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
            System.out.println("---服务器即将启动，等待客户端连接---");
            // 2. 调用 accept()方法监听客户端请求
            Socket socket = serverSocket.accept();
            // 3. 利用输入流读取客户端信息
            InputStream is = socket.getInputStream();//字节输入流
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);//将字节流转化为字符流
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);//为输入字符流创建缓冲
            
            String info = null;
            while((info=br.readLine())!=null){//循环读取客户端的信息
                System.out.println("我是服务器，客户端说"+info);
            }
            socket.shutdownInput();// 关闭输入流
            // 4.创建输出流，响应客户端的请求
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);//包装为打印流(与输出字符流类似)
            pw.write("服务器端说，欢迎你！");
            pw.flush();//调用 flush()方法刷新缓存
            
            // 5.关闭所有资源
            pw.close();
            os.close();
            br.close();
            isr.close();
            is.close();
            socket.close();
            serverSocket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
}

客户端

创建 Socket 对象，指明需要连接的服务器地址和端口号
连接建立后，通过输出流向服务器发出需求
通过输入流接收来自服务器的相应
关闭所有资源

package com.fy.socket;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/*
 * 基于 TCP 协议的 Socket 通信，实现用户登录
 * 客户端
 */
public class TcpClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1.创建一个Socket，指定服务器地址和端口
            Socket socket = new Socket("localhost", 6666);
            // 2.创建一个输出流向服务器发送消息
            OutputStream os = socket.getOutputStream();// 创建输出字节流
            OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(os);//转化为字符流
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);//创建缓冲流
            bw.write("用户名：admin；密码：123");
            bw.flush();
            socket.shutdownOutput();// 关闭输出流
            // 3. 创建输入流，接受服务器响应
            InputStream is = socket.getInputStream();
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
            String info = null;
            while ((info = br.readLine()) != null) {
                System.out.println("我是客户端："+info);
            }
            // 4.关闭所有资源
            br.close();
            isr.close();
            is.close();
            bw.close();
            os.close();
            socket.close();

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

利用多线程实现多客户端的通信

服务器端穿件 ServerSocket，循环调用 accept() 方法等待客户端连接
客户端创建一个 Socket 并请求和服务器端连接
服务器端接受客户端请求后，创建 socket 与该客户建立专线连接
建立连接的两个 socket 在一个单独的线程进行通信
服务器端继续等待新的连接

线程代码

package com.fy.socket;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/*
 * 服务器线程处理类
 */
public class TcpServerThread extends Thread {
    // 和本线程相关的Socket
    Socket socket = null;

    // 构造方法初始化socket
    public ServerThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    // 线程操作执行响应客户端请求
    public void run() {
        InputStream is = null;
        InputStreamReader isr = null;
        BufferedReader br = null;
        OutputStream os = null;
        PrintWriter pw = null;
        try {
            // 创建输入流，响应客户端的请求
            is = socket.getInputStream();
            isr = new InputStreamReader(is);
            br = new BufferedReader(isr);

            String info = null;
            while ((info = br.readLine()) != null) {// 循环读取客户端的信息
                System.out.println("我是服务器，客户端说" + info);
            }
            socket.shutdownInput();// 关闭输入流
            os = socket.getOutputStream();
            pw = new PrintWriter(os);
            pw.write("服务器端说，欢迎你！");
            pw.flush();// 调用 flush()方法刷新缓存
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                // 关闭所有资源
                if (pw != null) {
                    pw.close();
                }
                if (os != null) {
                    os.close();
                }
                if (br != null) {
                    br.close();
                }
                if (isr != null) {
                    isr.close();
                }
                if (is != null) {
                    is.close();
                }
                if (socket != null) {
                    socket.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

同时将服务器该为如下代码

package com.fy.socket;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/*
 * 基于 TCP 协议的 Socket 通信，实现用户登录
 * 服务器端
 */
public class TcpServer {
    
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建一个服务器端的ServerSocket,指定绑定端口并且监听
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
            Socket socket = null;
            int count = 0;
            System.out.println("---服务器即将启动，等待客户端连接---");
            // 利用while循环监听
            while(true){
                 // 调用 accept()方法监听,等待客户端请求
                 socket = serverSocket.accept();
                 // 创建一个新的线程
                 TcoServerThread sThread = new TcpServerThread(socket);
                 // 启动一个线程
                 sThread.start();
                 count++;// 统计客户端的数量
                 System.out.println("客户端的数量："+count);
                 //创建InetAdress对象，以获取客户端IP地址
                 InetAddress address = socket.getInetAddress();
                 System.out.println("当前客户端的Ip地址："+ address.getHostAddress());
            }
        
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
}