• Java——TCP UDP Socket编程

    目录

    一、网络的相关概念

    （一）网络通信

    （二）网络

    （三）ip地址

    （四）ipv4地址分类

    （五）域名

    （六）网络通信协议

    （七）TCP和UDP

    二、InetAddress类

    三、Socket

    四、TCP网络编程

    （一）案例一——使用字节流

    （二）案例二——使用字节流 

    （三）案例三——使用字符流

    （四）案例四——使用字符流

    五、UDP网络编程

    （一）基本介绍

    （二）基本流程

    （三）案例

    六、案例

    （一）案例一

    （二）案例二

    一、网络的相关概念

    （一）网络通信

    1.概念:两台设备之间通过网络实现数据传输

    2.网络通信:将数据通过网络从一台设备传输到另一台设备

    3.java.net包下提供了一系列的类或接口，供程序员使用，完成网络通信

    （二）网络

    1.概念:两台或多台设备通过一定物理设备连接起来构成了网络
    2.根据网络的覆盖范围不同，对网络进行分类:

    • 局域网: 覆盖范围最小，仅仅覆盖一个教室或一个机房
    • 城域网:覆盖范围较大，可以覆盖一个城市
    • 广域网:覆盖范围最大，可以覆盖全国，甚至全球，万维网是广域网的代表

    （三）ip地址

    1.概念: 用于唯一标识网络中的每台计算机/主机

    2.查看ip地址: ipconfig

    3.ip地址的表示形式:点分十进制 xx.xx.xx.xx

    4.每一个十进制数的范围: 0~255
    5.ip地址的组成=网络地址+主机地址，比如: 192.168.16.69

    6.lPv6是互联网工程任务组设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址

    7.由于IPv4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍

    （四）ipv4地址分类

    （五）域名

    1.比如www.baidu.com，将ip映射到域名上，访问域名就是访问ip
    2.好处:为了方便记忆，解决记ip的困难


    端口号

    1.概念: 用于标识计算机上某个特定的网络程序

    2.表示形式: 以整数形式，端口范围0~65535 [2个字节表示端口 0~2^16-1]

    3.0~1024已经被占用, 比如 ssh 22, ftp 21, smtp 25 http 80

    4.常见的网络程序端口号:

    • tomcat :8080
    • mysql:3306
    • oracle:1521
    • sqlserver:1433

    （六）网络通信协议

    协议(tcp/ip)

    TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写, 中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。

    （七）TCP和UDP

    TCP协议: 传输控制协议
    1.使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道

    2.传输前，采用“三次握手"方式，是可靠的

    3.TCP协议进行通信的两个应用进程: 客户端、服务端

    4.在连接中可进行大数据量的传输

    5.传输完毕，需释放已建立的连接，效率低

    UDP协议: 用户数据协议
    1.将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接

    2.每个数据报的大小限制在64K内,不适合传输大量数据

    3.因无需连接，故是不可靠的

    4.发送数据结束时无需释放资源(因为不是面向连接的)，速度快

    5.举例: 发短信

    二、InetAddress类

    方法：

    1. 获取本机InetAddress对象 getLocalHost
    2. 根据指定主机名/域名获取ip地址对象 getByName
    3. 获取InetAddress对象的主机名 getHostName
    4. 获取InetAddress对象的地址 getHostAddress
    1. /*
    2.  * 演示InetAddress类的使用
    3.  */
    4. public class API_ {
    5.     public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
    6.         // 1.获取本机的InetAddress对象
    7.         InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
    8.         System.out.println(localHost); // LAPTOP-RVFFB7FM/192.168.23.1
    9.  
    10.         // 2.根据机器的名字获取InetAddress对象
    11.         InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("LAPTOP-RVFFB7FM");
    12.         System.out.println(inetAddress);
    13.  
    14.         // 3.根据域名返回InetAddress对象，比如www.baidu.com
    15.         InetAddress inetAddress1 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
    16.         System.out.println(inetAddress1);
    17.  
    18.         // 4.根据InetAddress对象，获取对应的ip地址
    19.         String address = inetAddress1.getHostAddress();
    20.         System.out.println(address);
    21.  
    22.         // 5.通过InetAddress对象，获取对应的主机名
    23.         String hostName = inetAddress1.getHostName();
    24.         System.out.println(hostName);
    25.     }
    26. }

    三、Socket

    1.套接字(Socket)开发网络应用程序被广泛采用，以至于成为事实上的标准

    2.通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点，网络通信其实就是Socket间的通信

    3.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

    4.一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

    四、TCP网络编程

    1.基于客户端一服务端的网络通信， 底层使用的是TCP/IP协议

    2.应用场景举例: 客户端发送数据，服务端接受并显示控制台

    3.基于Socket的TCP编程

    （一）案例一——使用字节流

     

    服务端

    1. public class SocketTCP01Server {
    2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
    3.         // 1.在9999端口监听，等待链接
    4.         //  细节：要求该端口没有其他人监听
    5.         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
    6.  
    7.         System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接...");
    8.         // 2.如果没有客户端连接9999端口，该方法会阻塞等待连接
    9.         // 如果有连接，返回一个socket
    10.         Socket socket = serverSocket.accept();
    11.  
    12.         System.out.println(socket.getClass());
    13.         // 3.通过socket.getInputStream() 读取
    14.         // 客户端写入到数据通道的数据，显示
    15.         InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    16.         byte[] bytes = new byte[1024];
    17.         int readLen = 0;
    18.         while((readLen = inputStream.read(bytes)) != -1) {
    19.             System.out.println(new String(bytes, 0, readLen));
    20.         }
    21.         // 4.关闭流
    22.         inputStream.close();
    23.         socket.close();
    24.         serverSocket.close();
    25.         System.out.println("服务端退出...");
    26.  
    27.     }
    28. }

    客户端 

    1. public class SocketTCP01Client {
    2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
    3.         // 1.连接9999端口，连接成功返回一个socket
    4.         Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
    5.         // 2.连接上后，生成socket，通过socket.getOutputStream()
    6.         OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    7.         // 3.输出信息
    8.         outputStream.write("hello, socket".getBytes());
    9.         // 4.关闭流和连接，节省资源
    10.         outputStream.close();
    11.         socket.close();
    12.         System.out.println("客户端退出...");
    13.     }
    14. }

    （二）案例二——使用字节流 

    服务端

    1. public class SocketTCP02Server {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
    3.         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
    4.         Socket socket = serverSocket.accept();
    5.  
    6.         InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    7.         byte[] buf = new byte[1024];
    8.         int readLen = 0;
    9.         while((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {
    10.             System.out.println(new String(buf, 0, readLen));
    11.         }
    12.  
    13.         OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    14.         outputStream.write("hello Client".getBytes());
    15.         // 设置结束标记
    16.         socket.shutdownOutput();
    17.         outputStream.close();
    18.         inputStream.close();
    19.         socket.close();
    20.         serverSocket.close();
    21.     }
    22. }

    客户端 

    1. public class SocketTCP02Client {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception{
    3.         Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
    4.         OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    5.         outputStream.write("hello Server".getBytes());
    6.         // 设置结束标记, socket.close()也做了同样的事情
    7.         // 但是因为我们下面还有获取数据通道信息，因此不能关闭，只能shutdownOutput()
    8.         socket.shutdownOutput();
    9.         InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    10.         byte[] buf = new byte[1024];
    11.         int readLen = 0;
    12.         while((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {
    13.             System.out.println(new String(buf, 0, readLen));
    14.         }
    15.  
    16.         outputStream.close();
    17.         inputStream.close();
    18.         socket.close();
    19.     }
    20. }

    （三）案例三——使用字符流

    服务端

    1. public class SocketTCP03Server {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
    3.         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
    4.         Socket socket = serverSocket.accept();
    5.  
    6.         InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    7.         // IO读取，使用字符流输入，使用InputStreamReader将InputStream转化为字符流
    8.         BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
    9.         String s = reader.readLine();
    10.         System.out.println(s);
    11.  
    12.         // 字符流方式的输出
    13.         OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    14.         BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
    15.         writer.write("hello Client 字符流");
    16.         writer.newLine(); // 插入一个换行符，代表写入的内容结束
    17.         writer.flush(); // 字符流需要手动刷新，否则数据不会写入数据通道
    18.  
    19.         reader.close();
    20.         writer.close();
    21.         socket.close();
    22.         serverSocket.close();
    23.     }
    24. }

    客户端 

    1. public class SocketTCP03Client {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception{
    3.         Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
    4.         OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    5.         // 通过输出流，转换为字符流
    6.         BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
    7.         writer.write("hello Server 字符流");
    8.         writer.newLine(); // 插入一个换行符，代表写入的内容结束
    9.         writer.flush(); // 字符流需要手动刷新，否则数据不会写入数据通道
    10.  
    11.  
    12.         InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    13.         BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
    14.         String s = reader.readLine();
    15.         System.out.println(s);
    16.  
    17.         reader.close();
    18.         writer.close();
    19.         socket.close();
    20.         System.out.println("客户端退出...");
    21.     }
    22. }

    （四）案例四——使用字符流

     StreamUtils

    1. /**
    2.  * 此类用于演示关于流的读写方法
    3.  *
    4.  */
    5. public class StreamUtils {
    6. 	/**
    7. 	 * 功能：将输入流转换成byte[]， 即可以把文件的内容读入到byte[]
    8. 	 * @param is
    9. 	 * @return
    10. 	 * @throws Exception
    11. 	 */
    12. 	public static byte[] streamToByteArray(InputStream is) throws Exception{
    13. 		ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();//创建输出流对象
    14. 		byte[] b = new byte[1024];//字节数组
    15. 		int len;
    16. 		while((len=is.read(b))!=-1){//循环读取
    17. 			bos.write(b, 0, len);//把读取到的数据，写入bos	
    18. 		}
    19. 		byte[] array = bos.toByteArray();//然后将bos 转成字节数组
    20. 		bos.close();
    21. 		return array;
    22. 	}
    23. 	/**
    24. 	 * 功能：将InputStream转换成String
    25. 	 * @param is
    26. 	 * @return
    27. 	 * @throws Exception
    28. 	 */
    29. 	
    30. 	public static String streamToString(InputStream is) throws Exception{
    31. 		BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
    32. 		StringBuilder builder= new StringBuilder();
    33. 		String line;
    34. 		while((line=reader.readLine ())!=null){
    35. 			builder.append(line+"\r\n");
    36. 		}
    37. 		return builder.toString();
    38. 		
    39. 	}
    40.  
    41. }

    服务端

    1. public class TCPFileUploadServer {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception {
    3.         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
    4.         // 等待连接
    5.         Socket socket = serverSocket.accept();
    6.         InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    7.         BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(inputStream);
    8.         byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);
    9.         String destFilePath = "src\\a.jpg";
    10.         BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFilePath));
    11.         bos.write(bytes);
    12.         bos.close();
    13.         // 向客户端回复“收到图片”
    14.         BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
    15.         writer.write("收到图片");
    16.         writer.flush();
    17.         writer.close();
    18.         bis.close();
    19.         socket.close();
    20.     }
    21. }

    客户端 

    1. public class TCPFileUploadClient {
    2.     public static void main(String[] args) throws  Exception{
    3.         // 客户端连接服务端8888端口，得到socket对象
    4.         Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
    5.         // 读取本地的文件转换为字节数组
    6.         String filePath = "D:\\image\\a.jpg";
    7.         FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(filePath);
    8.         BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fileInputStream);
    9.         // 该字节数组就是文件
    10.         byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);
    11.         OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    12. //        outputStream.write(bytes);
    13.         BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(outputStream);
    14.         bos.write(bytes);
    15.         
    16.         socket.shutdownOutput(); // 写入数据的结束标记
    17.         BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
    18.         String s = reader.readLine();
    19.         System.out.println(s);
    20.         reader.close();
    21.         bos.close();
    22.         bis.close();
    23.         socket.close();
    24.     }
    25. }

    五、UDP网络编程

    （一）基本介绍

    1.类 DatagramSocket 和 DatagramPacket[数据包/数据报]实现了基于 UDP协议网络程序。

    2.UDP数据报通过数据报套接字 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，也不能确定什么时候可以抵达。

    3.DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。

    4.UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接

    （二）基本流程

    1.核心的两个类/对象 DatagramSocket与DatagramPacket

    2.建立发送端，接收端(没有服务端和客户端概念)

    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

    （三）案例

    发送端

    1. public class UDPSenderB {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception{
    3.         // 1.创建一个DatagramSocket，监听9998端口
    4.         DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);
    5.         // 2.创建DatagramPacket，接收数据
    6.         byte[] data = "你好，明天吃火锅".getBytes();
    7.         DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length, InetAddress.getByName("192.168.23.1"), 9999);
    8.         // 3.发送数据
    9.         socket.send(packet);
    10.  
    11.         // 接收消息
    12.         data = new byte[1024];
    13.         packet = new DatagramPacket(data, data.length);
    14.         socket.receive(packet);
    15.         int length = packet.getLength();
    16.         data = packet.getData();
    17.         String msg = new String(data, 0, length);
    18.         System.out.println(msg);
    19.         // 4.关闭资源
    20.         socket.close();
    21.     }
    22. }

    接收端

    1. public class UDPReceiverA {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception{
    3.         // 1.创建一个DatagramSocket对象，监听9999端口
    4.         DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
    5.         // 2.构建一个DatagramPacket，准备接受数据
    6.         byte[] data = new byte[1024];
    7.         DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length);
    8.         // 3.接收数据，如果没有数据则堵塞，接收到的数据存放在packet中
    9.         System.out.println("接收端A等待接收数据...");
    10.         socket.receive(packet);
    11.         // 4.接收完数据转化为String并输出
    12.         int length = packet.getLength();
    13.         data = packet.getData();
    14.         String msg = new String(data, 0, length);
    15.         System.out.println(msg);
    16.  
    17.         // 回复消息
    18.         data = "好的，明天见".getBytes();
    19.         packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length, InetAddress.getByName("192.168.23.1"), 9998);
    20.         socket.send(packet);
    21.         // 5.关闭资源
    22.         socket.close();
    23.  
    24.     }
    25. }

    六、案例

    （一）案例一

    服务端

    1. public class HomeWork01Server {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception{
    3.         System.out.println("服务器等待接收消息...");
    4.  
    5.         DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
    6.         byte[] data = new byte[1024];
    7.         DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length);
    8.         socket.receive(packet);
    9.  
    10.         int length = packet.getLength();
    11.         data = packet.getData();
    12.         String msg = new String(data, 0, length);
    13.         System.out.println(msg);
    14.         String returnMsg = "";
    15.         if("name".equals(msg)) {
    16.             returnMsg = "我是nova";
    17.         } else if("hobby".equals(msg)){
    18.             returnMsg = "编写java程序";
    19.         } else {
    20.             returnMsg = "你说啥呢";
    21.         }
    22.         data = returnMsg.getBytes();
    23.         packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length, InetAddress.getByName("192.168.23.1"), 9998);
    24.         socket.send(packet);
    25.  
    26.         socket.close();
    27.     }
    28. }

    客户端

    1. public class HomeWork01Client {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception{
    3.         System.out.println("请输入您的消息:");
    4.  
    5.         Scanner sc = new Scanner(System.in);
    6.         String msg = sc.next();
    7.         DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);
    8.         byte[] data = msg.getBytes();
    9.         DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length, InetAddress.getByName("192.168.23.1"), 9999);
    10.         socket.send(packet);
    11.  
    12.         data = new byte[1024];
    13.         packet = new DatagramPacket(data, data.length);
    14.         socket.receive(packet);
    15.         int length = packet.getLength();
    16.         data = packet.getData();
    17.         System.out.println(new String(data, 0, length));
    18.  
    19.     }
    20. }

    （二）案例二

    服务端

    1. public class HomeWork03Server {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception{
    3.         System.out.println("服务端监听9999端口，等待接收文件名...");
    4.         // 1.创建一个socket对象
    5.         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
    6.         // 2.接收传递过来的文件名
    7.         Socket socket = serverSocket.accept();
    8.         InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    9.         // 这里使用了while循环，是考虑客户端可能发送的文件名较大的情况
    10.         byte[] buf = new byte[1024];
    11.         int len = 0;
    12.         String downLoadFileName = "";
    13.         while((len = inputStream.read(buf)) != -1) {
    14.             downLoadFileName += new String(buf, 0, len);
    15.         }
    16.  
    17.         System.out.println("客户端希望下载的文件名: " + downLoadFileName);
    18.         // 3.确定文件名
    19.         // 如果客户端要求下载高山流水，则获取文件流返回，否则，返回无名mp3
    20.         String filePath = "";
    21.         if("高山流水".equals(downLoadFileName)) {
    22.             filePath = "src//高山流水.mp3";
    23.         } else {
    24.             filePath = "src//无名.mp3";
    25.         }
    26.         // 4.获取文件输入流并转化为字节数组
    27.         BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filePath));
    28.         byte[] data = StreamUtils.streamToByteArray(bis);
    29.         // 5.获取socket输出流并写出数据
    30.         BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
    31.         bos.write(data);
    32.         socket.shutdownOutput();
    33.         // 6.关闭资源
    34.         bos.close();
    35.         bis.close();
    36.         socket.close();
    37.         serverSocket.close();
    38.  
    39.         System.out.println("服务端传输文件完毕，退出");
    40.     }
    41. }

    客户端

    1. public class HomeWork03Client {
    2.     public static void main(String[] args) throws Exception{
    3.         System.out.println("请输入下载的文件名：");
    4.         // 1.获取用户输入的文件名
    5.         Scanner sc = new Scanner(System.in);
    6.         String fileName = sc.next();
    7.         // 2.创建连接
    8.         Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
    9.         // 3.获取socket关联的输出流并写出
    10.         OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    11.         outputStream.write(fileName.getBytes());
    12.         //   设置写入结束的标记
    13.         socket.shutdownOutput();
    14.         // 4.获取输入流并转化为字节数组
    15.         BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
    16.         byte[] data = StreamUtils.streamToByteArray(bis);
    17.  
    18.         // 5.获取写出流，将文件写入磁盘
    19.         String fileNamePath = "src//com//hspedu/homework//" + fileName + ".mp3";
    20.         BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(fileNamePath));
    21.         bos.write(data);
    22.  
    23.         // 6.关闭资源
    24.         outputStream.close();
    25.         bos.close();
    26.         bis.close();
    27.         socket.close();
    28.  
    29.         System.out.println("文件下载完毕，退出");
    30.  
    31.     }
    32. }

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/m0_62946761/article/details/130795291