Java网络编程

引言:网络编程作为开发服务端和客户端必不可少的技术之一,在Java中也实现的十分完备,今天对Java的网络编程方面的只是做一个简单的总结,方便以后学习:

一:什么是网络编程?

  • 1:概念:通过使用套接字来达到进程间通信目的的编程就是网络编程。windows提供的基于网络编程的就是套接字也就是winsock,同时Winpcap也是一个比较方便的工具。

  • 2:几个常用概念:

  • 网络模型:描述网络的结构原理和工作原

  • OSI参考模型:七层

  • Internet网络模型:四层

  • 网络协议:指定层上进行数据交换的规则。

  • Internet的网络层协议:IP协议;DNS协议(辅助协议)

  • Internet的传输层协议:TCP协议,UDP协议

  • 3:Java的Socket通信模型:

通讯模型.png

相关类介绍:

  • A:ServerSocket:用java.net.ServerSocket实现java服务通过TCP/IP监听客户端连接‘;
    创建监听指定端口号:
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);

要获取请求的连接需要用ServerSocket.accept()方法。该方法返回一个Socket类,该类具有普通java Socket类的所有特性。每个调用了accept()方法的ServerSocket都只获得一个连接;

Socket socket = ServerSocket.accept();
  • B:Socket:当我们想要在Java中使用TCP/IP通过网络连接到服务器时,就需要创建java.net.Socket对象并连接到服务器
    创建连接到指定地址和端口的Socket;
Socket socket = new Socket("78.46.84.171", 80);

通过Socket发送数据:

OutputStream out = socket.getOutputStream(); 
out.write("some data".getBytes());
out.flush();
out.close(); 

不要忘记调用输出流的flush()方法;操作系统底层的TCP/IP实现会先将数据放入一个更大的数据缓存块中,而缓存块的大小是与TCP/IP的数据包大小相适应的。(译者注:调用flush()方法只是将数据写入操作系统缓存中,并不保证数据会立即发送)
通过Socket读取数据

InputStream in = socket.getInputStream(); 
int data = in.read();

需要注意的是,从Socket的输入流中读取数据并不能读取文件那样,一直调用read()方法直到返回-1为止,因为对Socket而言,只有当服务端关闭连接时,Socket的输入流才会返回-1,而是事实上服务器并不会不停地关闭连接。假设我们想要通过一个连接发送多个请求,那么在这种情况下关闭连接就显得非常愚蠢。
因此,从Socket的输入流中读取数据时我们必须要知道需要读取的字节数,这可以通过让服务器在数据中告知发送了多少字节来实现,也可以采用在数据末尾设置特殊字符标记的方式连实现。

  • C:URL和URLConnection类
    在java.net包中包含两个有趣的类:URL类和URLConnection类。这两个类可以用来创建客户端到web服务器(HTTP服务器)的连接,当然也可建立客户端可本地文件之间的连接,
URL url = new URL("http://jenkov.com");创建一个到到改地址的URL
URLConnection urlConnection = url.openConnection()
InputStream input = urlConnection.getInputStream();
int data = input.read();
while(data != -1){
    System.out.print((char) data);
    data = input.read();
}
 input.close();
  • D:InetAddress类:是 Java 对 IP 地址的封装。里面包含了很多关于ID地址的信息;这个类的实例经常和 UDP DatagramSockets 和 Socket,ServerSocket 类一起使用。
  • E:DatagramSocket代表UDP协议的Socket,DatagramSocket本身只是码头,不维护状态,不能产生IO流,它的唯一作用就是接收和发送数据报,Java使用DatagramPacket来代表数据报,DatagramSocket接收和发送的数据都是通过DatagramPacket对象完成的。
  • DatagramPacket:基于UDP的数据包类,里面可以填写很多信息,地址,端口,数据等;
    .由这两个类所有构成的网络链接是基于UDP协议,是一种不可靠的协议。

二:具体代码实现:

1:基于TCP的客服端和服务端通信:
服务端代码:

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //创建一个服务端监听8888端口
            ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
            //调用accept方法开始监听,等待客户端建立连接
            System.out.println("服务段开始监听...............");
            Socket socket = server.accept();
            InputStream in  = socket.getInputStream();
            InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in);
            BufferedReader buff = new BufferedReader(reader);
        
            String line=null;
            while((line=buff.readLine())!=null){
                System.out.println("我是服务端:客户端说:"+line);
            }
            socket.shutdownInput();
            OutputStream out = socket.getOutputStream();
            PrintWriter rw = new PrintWriter(out);
            rw.write("你好客户端呀!!!!");
            rw.close();
            buff.close();
            reader.close();
            in.close();
            server.close();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端代码:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
              try {
            Socket client = new Socket("127.0.0.1",8888);
            OutputStream out = client.getOutputStream();
            PrintWriter pw = new PrintWriter(out);
            pw.write("用户名:admin;密码:123");
            pw.flush();
            //记住关闭
            client.shutdownOutput();
                /**
                 * 读取服务端发送来的信息
                 */
                InputStream in = client.getInputStream();
                InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in);
                BufferedReader buf = new BufferedReader(reader);
                int data = buf.read();
                while(data!=-1){
                    System.out.print((char)data);
                    data=buf.read();
                }
                buf.close();
                reader.close();
                in.close();
            pw.close();
            out.close();
            client.close();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2:基于UDP的客服端和服务端连接:
服务端:

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try {
            //1:创建服务的端的Socket并指定端口
            DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);
            byte[] arr = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(arr, arr.length);
            System.out.println("服务端已经打开了:");
            socket.receive(packet);
            String str = new String(arr);
            System.out.println(str);    
            //1:向客户端发送信息时,也需要知道客户端的地址端口号等信息
                InetAddress address = packet.getAddress();
                int port1 = packet.getPort();
                System.out.println(port1+"==============");
                byte[] arr1 = "欢迎您".getBytes();
                DatagramPacket datapacketR = new DatagramPacket(arr1,arr1.length,address,port1);
                socket.send(datapacketR);
                  socket.shutdown();
        } catch (SocketException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端:

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1:创建服务的端的地址,并定义端口号,并定义数据
        InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 8800;
        byte[] bytes = "用户名:陈鹏,密码:1234".getBytes();
        //2:创建数据报,包含发送的地址信息
        DatagramPacket datapacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length,inetAddress,port);
        //3:创建Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        socket.send(datapacket);
        //接受服务端发送来的信息
        byte[] arr = new byte[1024];
            DatagramPacket datapacketR = new DatagramPacket(arr,arr.length);
            socket.receive(datapacketR);
            String data = new String(arr);
            System.out.println("我是客户端,服务器端响应的数据是:"+data);    
    }
}

三:自定协议:

需要考虑三点:

  • 1:客户端到服务端的往返通讯
  • 1.在分开往返中发送头信息;
  • 2.将消息分成更小的数据块。
  • 2:区分请求结束和响应结束。
    • 1:在请求头中包含请求信息长度
    • 2:在请求体中增加标志位
  • 3:防火墙穿透
  • 1:基于HTTP协议上建立协议;
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