Java网络通信编程学习

1. 基础网络知识概念

学习网络通信编程学习之前，先要对相关知识概念有一定了解。

**IP地址：**处于网络上的每一个设备都有一个唯一的标识（地址），这就是IP。

**端口（Port）：**一个设备上可能有多个需要通信的对象（应用程序），为了在一个唯一的IP地址上找到正确的对象，需要给每个对象分配唯一的端口（0-65535，其中0-1013为系统保留）。

IP加端口（组成Socket）就可以正确的在网络上的你需要的对象了。

**协议：**找到你需要交流的对象后，这时就需要大家语言相通，否则都不知道对方在说啥了，因此需要一个语言标准，方便大家交流，这就是协议，当下用的就是随处可闻的TCP/IP协议了。

**TCP/IP协议：** 

五层模型：

1.网络接口层(链路层)：负责接收IP数据包并通过网络发送。

2.网络层(互联层)：负责相邻计算机之间的通信，主要IP协议。

3.传输层(主机到主机层)：提供应用程序间的通信，主要TCP、UDP协议。

4.应用层：向用户提供常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。主要协议有FTP、TELNET、DNS、SMTP、NFS、HTTP。

因为里面包含了很多网络通信协议，因此还叫__TCP/IP协议族（栈）__，用这些协议中最常用的两个协议（均处于传输层）来命名。

__TCP：Transmission Control Protocol 传输控制协议。__

__IP：Internet Protocol 互联网协议。__

2. Java的网络通信功能

Java提供了4个常用类，来针对不同的网络通信层次进行处理：

**InetAddress：**用于标识处理网络上的硬件资源,表示IP地址。

**URL：**统一资源定位符，通过它可以访问处理网络上的资源数据，由协议名称加资源名称构成，中间冒号隔开。

**Socket：**使用TCP协议实现网络通信的类。

**Datagram：**使用UDP协议，将通信内容放在数据报中，进行网络通信。

2.1 InetAddress应用

此类没有构造方法，但是提供了一些静态方法获取实例。

 import java.net.*;
 public class InetAddressTest{
 public static void main(String[] args) throws UnknownHostException{
 //获取本机的信息
 InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
 //通过主机名或者IP地址获取信息
 //InetAddress address2 = InetAddress.getByName("my-pc");
 InetAddress address2 = InetAddress.getByName("192.168.0.104");
 System.out.println("计算机名："+address.getHostName());
 System.out.println("IP地址："+address.getHostAddress());
 System.out.println("address对象:"+address);
 
 System.out.println("address2 计算机名："+address2.getHostName());
 System.out.println("address2 IP地址："+address2.getHostAddress());
 System.out.println("address2 address对象:"+address2);
 }
 }

2.2 URL应用

import java.net.*;
 import java.io.*;
 public class UrlDemo{
 public static void main(String[] args)throws MalformedURLException,IOException {
 URL baidu = new URL("http://www.baidu.com");
 System.out.println("协议："+baidu.getProtocol());
 System.out.println("主机："+baidu.getHost());
 //如果没有指定，则显示-1
 System.out.println("端口："+baidu.getPort());
 //字节流转换为字符流，并用缓冲类包装
 InputStream is = baidu.openStream();
 InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is,"UTF-8");
 BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
 //写入本地文件
 FileWriter fw = new FileWriter("baidu.txt");
 BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);
 String line = null;
 while((line = br.readLine()) != null){
 bw.write(line);
 bw.newLine();
 }
 //关闭资源
 bw.close();
 fw.close();
 br.close();
 isr.close();
 is.close();
 }
 }

2.3 Socket应

Socket是基于TCP协议进行的。

TCP协议的特点是面向连接，可靠的，有序的，以字节流的方式发送数据。

因为通信是双方的，所以有两个相关类进行处理：客户端Socket，服务端ServerSocket。

通信流程模型：

(img)

__客户端代码：__

import java.net.*;
 import java.io.*;
 
 public class ClientDemo{
 //偷懒了，直接抛出Exception了...
 public static void main(String[] args) throws Exception {
 //根据指定地址和端口，创建客户端socket
 Socket client = new Socket("localhost",2222);
 //获取输出流，发送请求
 OutputStream os = client.getOutputStream();
 PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
 pw.write("你好，服务器！");
 pw.flush();
 //关闭输出流
 client.shutdownOutput();
 //获取服务端输入流
 InputStream is = client.getInputStream();
 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
 String line = null;
 while(null != (line = br.readLine())){
 System.out.println("服务器说："+line);
 }
 //关闭输入流
 client.shutdownInput();
 //关闭各类资源
 br.close();
 is.close();
 pw.close();
 os.close();
 client.close();
 }
 }

__服务端代码：__

import java.net.*;
 import java.io.*;
 
 public class ServerDemo {
 //偷懒了，直接抛出Exception了...
 public static void main(String[] args) throws Exception{
 //创建服务端的ServerSocket，绑定端口
 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(2222);
 Socket socket = null;
 System.out.println("***服务器启动，等待客户端的连接***");
 while(true){
 //开始监听，等待客户端的连接
 socket = serverSocket.accept();
 //调用并执行多线程
 ThreadServerDemo tsd = new ThreadServerDemo(socket);
 tsd.run();
 //查询监听的端口
 int port = serverSocket.getLocalPort();
 //查询连接的客户端IP地址
 InetAddress address = socket.getInetAddress();
 System.out.println("当前监听的端口："+port);
 System.out.println("当前访问的客户端IP："+address.getHostAddress());
 }
 }
 }

__服务端调用的多线程代码：__

import java.net.*;
 import java.io.*;
 
 public class ThreadServerDemo implements Runnable{
 Socket socket = null;
 public ThreadServerDemo(Socket socket){
 this.socket = socket;
 }
 //实现Runnable接口的run方法，执行线程操作
 public void run(){
 //输入输出流，用于接收和返回请求
 InputStream is = null;
 InputStreamReader isr = null;
 BufferedReader br = null;
 OutputStream os = null;
 PrintWriter pw = null;
 try{
 //返回套接字的输入流
 is = socket.getInputStream();
 isr = new InputStreamReader(is);
 br = new BufferedReader(isr);
 String line = null;
 while(null != (line = br.readLine())){
 System.out.println("我是服务器，客户端说："+line);
 }
 //关闭输入流
 socket.shutdownInput();
 //获取套接字的输出流
 os = socket.getOutputStream();
 pw = new PrintWriter(os);
 //返回请求并刷新缓冲
 pw.write("欢迎您的访问！");
 pw.flush();
 //关闭输出流
 socket.shutdownOutput();
 }catch(IOException e){
 e.printStackTrace();
 }finally{
 try{
 //关闭资源
 pw.close();
 os.close();
 br.close();
 isr.close();
 is.close();
 socket.close();
 }catch(IOException e){
 e.printStackTrace();
 }
 }
 }
 }

2.4 Datagram应用

Datagram（数据报）是基于UDP协议的。

UDP协议特点是：无连接、不可靠、无序的，传输速度快。

使用数据包进行通信时，首先需要将通信的信息定义成数据报，然后在数据报中指明需要达到的目标（主机+端口），然后再讲数据报发送出去。

需要使用到两个类：

__DatagramPacket__:表示数据报包。

__DatagramSocket__:表示用来发送和接收数据报包的套接字，进行端到端通信。

__服务端代码：__

 import java.net.*;
 import java.io.IOException;
 
 public class UDPServerDemo{
 public static void main(String[] args) {
 try{
 /*
 **接收客户端发送的数据
 */
 //构造绑定8888端口的套接字
 DatagramSocket dataSocket = new DatagramSocket(8888);
 //构造接收的数据报
 byte[] content = new byte[1024];
 DatagramPacket dataPacket = new DatagramPacket(content,content.length);
 System.out.println("===服务器开始监听接收数据===");
 //接收数据
 dataSocket.receive(dataPacket);
 //转换为字符串输出
 String client = new String(content,0,dataPacket.getLength(),"UTF-8");
 System.out.println("我是服务器，客户端说："+client);
 /*
 **向客户端发送的数据
 */
 //获取客户端的IP，端口
 InetAddress address = dataPacket.getAddress();
 int port = dataPacket.getPort();
 String reContent = "你好，客户端！";
 byte[] reData = reContent.getBytes();
 //构造返回给客户端的数据报并发送
 DatagramPacket dataPacket2 = new DatagramPacket(reData,reData.length,address,port);
 dataSocket.send(dataPacket2);
 //关闭套接字
 dataSocket.close();
 
 }catch(SocketException e){
 e.printStackTrace();
 }catch(IOException e){
 e.printStackTrace();
 }
 
 }
 }

__客户端代码__

 import java.net.*;
 import java.io.IOException;
 
 public class UDPClinetDemo {
 public static void main(String[] args) {
 
 String str = "服务器，你好！";
 byte[] content = str.getBytes();
 try{
 /*
 **向服务器发送数据
 */
 //设置获取服务器的地址，端口
 int port = 8888;
 InetAddress address=InetAddress.getByName("localhost");
 //构造发送的数据报，并发送数据
 DatagramPacket dataPacket = new DatagramPacket(content,content.length,address,port);
     DatagramSocket dataSocket = new DatagramSocket();
     dataSocket.send(dataPacket);
     /*
     **接收服务器数据
     */
     //构造接收的数据报
     byte[] serverData = new byte[1024];
     DatagramPacket dataPacket2 = new DatagramPacket(serverData,serverData.length);
     //接收数据
     dataSocket.receive(dataPacket2);
     //处理接收到的数据，调用packet的getLength方法获取接收到的数据长度
 String server = new String(serverData,0,dataPacket2.getLength(),"UTF-8");
 System.out.println("我是客户端，服务器说："+server);
 //关闭套接字
             dataSocket.close();
 
 }catch (SocketException e) {
 e.printStackTrace();
 }catch(IOException e){
 e.printStackTrace();
 }
 }
 }

3 总结

1.在Socket编程中，对于同一个Socket对象，一般不需要关闭输入输出流，只要关闭Socket对象，会自动关闭对应流。

2.使用TCP传输对象时，可以使用ObjectOutputStream和ObjectInputStream进行处理。

3.使用Socket进行文件的传输时，一般是直接进行字节的读写复制。