• Java 网络编程——Java筑基

    网络编程是指编写运行在多个设备（计算机）的程序，这些设备都通过网络连接起来。
    java.net 包中 J2SE 的 API 包含有类和接口，它们提供低层次的通信细节。你可以直接使用这些类和接口，来专注于解决问题，而不用关注通信细节。

    Java网络编程

    前言

    java.net包中提供了两种常见的网络协议支持：

    • TCP：Transmission Control Protocol，传输控制协议，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通讯协议，TCP层位于IP层之上，应用层之下的中间层。TCP保障了两个应用程序之间的可靠通信，通常用于互联网协议，称之为TCP/IP。
    • UDP：User Datagram Protocol，用户数据报协议，位于OSI模型的传输层，一个无连接的协议，提供了应用程序之间要发送数据的数据报，由于UDP缺乏可靠性的且属于无连接的协议，因此应用程序通常需要设计冗余措施，允许接受一些丢失、错误或者重复的数据包。

    Socket编程

    套接字使用TCP提供了两台计算机之间的通信机制。 客户端程序创建一个套接字，并尝试连接服务器的套接字。

    当连接建立时，服务器会创建一个 Socket 对象。客户端和服务器现在可以通过对 Socket 对象的写入和读取来进行通信。

    java.net.Socket 类代表一个套接字，并且 java.net.ServerSocket 类为服务器程序提供了一种来监听客户端，并与他们建立连接的机制。

    以下步骤在两台计算机之间使用套接字建立TCP连接时会出现：

    • 服务器server实例化一个ServerSocket对象，表示通过服务器上的端口通信。
    • 服务器调用ServerSocket类的accept方法，该方法会阻塞等待，知道客户端连接到服务器server的给定端口。
    • 服务器等待时候，客户端实例化一个Socket对象，指定服务器的名称和端口号请求连接。
    • Socket类的构造函数会试图把客户端连接到指定的服务器和端口号，若通信建立，则在客户端创建一个socket对象能够和服务器进行通信。
    • 服务器端，accept方法返回服务器上一个新的socket引用，这个socket会连接到客户端的socket。

    连接建立之后，通过IO流进行通信，每一个socket都会有一个输出流和一个输入流，客户端的输出流会连接到server的输入流，而客户端client的输入流连接到server服务端的输出流。
    TCP是一个双向的通信协议，因此数据可以通过两个数据流在同一个时间发送，下面会给出部分方法。

    ServerSocket 类的方法

    服务器应用程序通过使用 java.net.ServerSocket 类以获取一个端口,并且侦听客户端请求。

    • public ServerSocket(int port) throws IOException：
      创建绑定到特定端口的服务器套接字。
    • public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException：
      利用指定的backlog创建服务器套接字并且绑定到指定的本地端口号。
    • public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException：
      使用指定端口、监听backlog和需要绑定到本地IP地址创建服务器。
    • public ServerSocket() throws IOException：
      创建非绑定服务器套接字。

    下面给出ServerSocket的常用方法：

    • public int getLocalPort()：返回该套接字在其上侦听的端口号。
    • public Socket accept() throws IOException：监听并且接受套接字的连接。
    • public void setSoTimeout(int timeout)：通过指定超时值启用或者禁用SO_TIMEOUT，毫秒单位。
    • public void bind(SocketAddress host, int backlog)：将ServerSocket绑定到特定地址（IP 地址和端口号）。

    Socket类方法

    java.net.Socket 类代表客户端和服务器都用来互相沟通的套接字。客户端要获取一个 Socket 对象通过实例化 ，而服务器获得一个 Socket 对象则通过 accept() 方法的返回值。

    • public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException.：
      创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。
    • public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException：
      创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。
    • public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException.：
      创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口。
    • public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException.：
      创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口。
    • public Socket()：
      通过系统默认类型的SocketImpl创建未连接的套接字。

    下面在给出Socket的常用方法：

    • public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException：把该套接字连接到服务器，指定一个超时数值。
    • public InetAddress getInetAddress()：返回套接字连接的地址。
    • public int getPort()：返回套接字连接到的远程端口。
    • public int getLocalPort()：返回套接字绑定的本地端口。
    • public SocketAddress getRemoteSocketAddress()：返回此套接字连接的端点的地址，如果未连接则返回 null。
    • public InputStream getInputStream() throws IOException：返回此套接字的输入流。
    • public OutputStream getOutputStream() throws IOException：返回套接字的输出流。
    • public void close() throws IOException：关闭套接字。

    InetAddress 类的方法

    这个类表示互联网协议IP地址，给出常用方法：

    • static InetAddress getByAddress(byte[] addr)：
      在给定原始 IP 地址的情况下，返回 InetAddress 对象。
    • static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr)：
      根据提供的主机名和 IP 地址创建 InetAddress。
    • static InetAddress getByName(String host)：
      在给定主机名的情况下确定主机的 IP 地址。
    • String getHostAddress() ：
      返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。
    • String getHostName() ：
      获取此 IP 地址的主机名。
    • static InetAddress getLocalHost()：
      返回本地主机。
    • String to String()：
      IP地址转换为String。

    Server代码：

    package javaNet;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class ServerSocketTest extends Thread {
	private ServerSocket serverSocket;

	public ServerSocketTest(int port) throws Exception {
		serverSocket = new ServerSocket(port);
		serverSocket.setSoTimeout(10000);
	}

	@Override
	public void run() {
		while (true) {
			try {
				System.out.println("等待远程连接，端口号为：" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
				Socket server = serverSocket.accept();
				System.out.println("远程主机地址：" + server.getRemoteSocketAddress());
				DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
				System.out.println(in.readUTF());
				DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
				out.writeUTF("谢谢连接我：" + server.getLocalSocketAddress() + "\nGoodbye!");
				server.close();
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		int port = 8888;
		try {
			Thread t = new ServerSocketTest(port);
			t.run();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

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    Client代码：

    package javaNet;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class ClientSocket {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		String serverName = "localhost";
		int port = 8888;
		try {
			System.out.println("连接到主机:" + serverName + " 端口号:" + port);
			Socket client = new Socket(serverName, port);
			System.out.println("远程主机地址：" + client.getRemoteSocketAddress());
			OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
			DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);

			out.writeUTF("Hello from " + client.getLocalSocketAddress());
			InputStream inFromServer = client.getInputStream();
			DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer);
			System.out.println("服务器响应:" + in.readUTF());

			client.close();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

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    同步和异步

    同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的，同步指的是用户进程触发IO 操作并等待或者轮询的去查看IO 操作是否就绪，而异步是指用户进程触发IO 操作以后便开始做自己的事情，而当IO 操作已经完成的时候会得到IO 完成的通知。

    • 同步 ： 自己亲自出马持银行卡到银行取钱（使用同步 IO 时，Java 自己处理IO 读写）；

    • 异步 ： 委托一小弟拿银行卡到银行取钱，然后给你（使用异步IO 时，Java 将 IO 读写委托给OS 处理，需要将数据缓冲区地址和大小传给OS(银行卡和密码)，OS 需要支持异步IO操作API）；

    阻塞和非阻塞

    阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候，根据IO操作的就绪状态来采取的不同方式，说白了是一种读取或者写入操作方法的实现方式，阻塞方式下读取或者写入函数将一直等待，而非阻塞方式下，读取或者写入方法会立即返回一个状态值。

    • 阻塞 ：ATM排队取款，你只能等待（使用阻塞IO时，Java调用会一直阻塞到读写完成才返回）；
    • 非阻塞 ：柜台取款，取个号，然后坐在椅子上做其它事，等号广播会通知你办理，没到号你就不能去，你可以不断问大堂经理排到了没有，大堂经理如果说还没到你就不能去（使用非阻塞IO时，如果不能读写Java调用会马上返回，当IO事件分发器通知可读写时再继续进行读写，不断循环直到读写完成）
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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/qq_42544728/article/details/126380062