【自学笔记】 Java基础 - 网络基础

LongJL · 发表于 2021-7-22 19:04

本帖最后由 LongJL 于 2021-7-22 19:24 编辑

网络编程

概述

在网络通信协议下，不同计算机上运行的程序，可以进行数据传输。

三要素

IP地址

设备在网络中的地址，是唯一的标识
全称"互联网协议地址"，也称IP地址。是分配给上网设备的数字标签。常见的IP分类为：ipv4和ipv6
端口
应用程序在设备在唯一的标识

端口号

用俩个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535，其他0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用，一遍使用1024以上的端口就行。 一个端口号只能被一个应用程序使用。

协议

数据在网络中传输的规则，常见的协议又UDP协议和TCP协议

UDP协议

用户数据报协议(User Datagram Protocal)
UDP是面向无连接通信协议，速度快，有大小限制一次最多发送64K，数据不安全，易丢失

TCP协议

传输控制协议(Transmission Control Protocal)
TCP协议是面向连接的通信协议。速度慢，没有大小限制，数据安全。

InetAddress类

方法

public static InetAddress getByName(String host):确定主机名称的IP地址。
public String getHostName():获取此IP地址的主机名。
public String getHostAddress():返回文本显示中的IP地址字符串

public class InetAddressDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAddress address = InetAddress.getByName("LAPTOP-FHMDM194");

        // 主机名
        String hostName = address.getHostName();
        System.out.println(hostName);

        // ip
        String ip = address.getHostAddress();
        System.out.println(ip);
    }
}

UDP通信程序

UDP的三种通信方式

单播
组播
广播

单播

发送步骤

创建发送端的DatagramSocket对象
DatagramSocket()构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上的任何可用端口。
创建数据，并把数据打包(DatagramPacket)
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)构造用于发送长度的分组的数据报包 length指定主机上到指定的端口号。
参数介绍：
buf：要发送的数据
length：你要把数组中多少个数据发送过去
address：接收端
port：接收端的端口号
调用DatagramSocket对象的方法发送数据
释放数据

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        byte[] bytes = "发送的信息".getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        int port = 10000;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);

        ds.send(dp);

        ds.close();
    }
}

接收步骤

创建接收端的DatagramSocket对象
DatagramSocket(int port)构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。
创建个变量，接收数据
DatagramPacket(byte[] buf, int length)构造一个 DatagramPacket用于接收长度的数据包 length 。
调用DatagramSocket的方法接收数据并把数据放入箱子中
解析数据包
释放资源

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 指定一个端口号，接收发送端发送的数据
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10000);

        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);

        ds.receive(dp);

        byte[] data = dp.getData();
        int length = dp.getLength();

        System.out.println(new String(data,0,length));

        ds.close();
    }
}

注意事项

在运行的过程中，需要先运行接收端，然后再去运行发送端
接收端启动后，如果发送端没有发送数据，就会处于等待状态
在接收数据的时候，可以调用getLength的方法，可以获取接收数据的长度

组播

组播地址：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255，其中224.0.0.0 ~ 224.0.0.255为预留的组播地址

发送步骤

创建发送端的DatagramSocket对象
DatagramSocket()构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上的任何可用端口。
创建数据，并把数据打包(DatagramPacket)
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)构造用于发送长度的分组的数据报包 length指定主机上到指定的端口号。
参数介绍：
buf：要发送的数据
length：你要把数组中多少个数据发送过去
address：接收端
port：接收端的端口号
调用DatagramSocket对象的方法发送数据，发送给组播地址

释放数据

public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

    byte[] bytes = "组播发送".getBytes();
    InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.1.0");
    int post = 8888;
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,post);

    ds.send(dp);

    ds.close();
}
}

接收步骤

创建接收端的MulticastSocket对象
MulticastSocket(int port)创建组播套接字并将其绑定到特定端口。
创建个变量，接收数据
DatagramPacket(byte[] buf, int length)构造一个 DatagramPacket用于接收长度的数据包 length 。
调用DatagramSocket的方法接收数据并把数据放入箱子中
解析数据包
释放资源

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(8888);

        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);

        // 把当前计算机绑定一个组播地址，表示添加到这一组中
        ms.joinGroup(InetAddress.getByName("224.0.1.0"));

        ms.receive(dp);

        byte[] data = dp.getData();
        int length = dp.getLength();

        System.out.println(new String(data,0,length));

        ms.close();
    }
}

广播

广播地址:255.255.255.255

发送步骤

创建发送端的DatagramSocket对象
DatagramSocket()构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上的任何可用端口。
创建数据，并把数据打包(DatagramPacket)
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)构造用于发送长度的分组的数据报包 length指定主机上到指定的端口号。
参数介绍：
buf：要发送的数据
length：你要把数组中多少个数据发送过去
address：接收端
port：接收端的端口号
调用DatagramSocket对象的方法发送数据，发送给广播地址

释放数据


public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 指定一个端口号，接收发送端发送的数据
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);

    byte[] bytes = new byte[1024];
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);

    ds.receive(dp);

    byte[] data = dp.getData();
    int length = dp.getLength();

    System.out.println(new String(data,0,length));

    ds.close();
}
}


#### 接收步骤
1. 创建接收端的DatagramSocket对象
        `DatagramSocket(int port)`构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。
2. 创建个变量，接收数据
        `DatagramPacket(byte[] buf, int length)`构造一个 DatagramPacket用于接收长度的数据包 length 。 
3. 调用DatagramSocket的方法接收数据并把数据放入箱子中
4. 解析数据包
5. 释放资源

```Java
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        byte[] bytes = "广播发送".getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
        int post = 8888;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,post);

        ds.send(dp);

        ds.close();
    }
}

TCP通信程序

TCP通信协议是一个可靠的网络协议，它在通信的俩端各简历一个Socket对象
客户端用的类为Socket,服务端用的类为ServerSocket

发送数据步骤

创建客户端的Socket对象与指定服务器连接
Socket(String host, int port):创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。
获取输出流，写数据
public OutputStream getOutputStream():返回此套接字的输出流。
释放资源
void close()

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);

        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        outputStream.write("hello".getBytes());

        // 释放资源
        outputStream.close();
        socket.close();
    }
}

接收数据步骤

创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)
ServerSocket(int port)创建绑定到指定端口的服务器套接字。
监听客户端连接，返回一个Socket对象
Socket accept()
注：执行到这一步的时候，如果没有客户端来连接就会发送阻塞。

获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
InputStream getInputStream()


public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
    ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);

    Socket accept = ss.accept();

    InputStream inputStream = accept.getInputStream();

    int b;
    while ((b= inputStream.read()) != -1){
        System.out.println((char)b);
    }

    inputStream.close();
    ss.close();
}
}


#### 注意事项
1. accept方法是阻塞的，它的作用就等待客户端连接。
2. 客户端创建对象并连接服务器，此时是通过三次握手协议保证跟服务器之间的连接。
3. 对于客户端而言，是往外写的，所以是输出流，对于服务器而言，是往里读的，所以是输入流
4. read方法也是阻塞的
5. 在关闭客户端输出流的时候，会自动往服务器写一个结束标记的动作。
6. 通过四次挥手保证连接终止

#### 三次握手
1. 客户端向服务器发送链接请求（等待服务器确认）
2. 服务器向客户端返回一个响应（告诉客户端收到了请求）
3. 客户端向服务器再次发送确认信息（建立连接）

#### 四次挥手
1. 客户端向服务器发出取消连接请求
2. 服务器向客户端返回一个响应（表示收到客户端取消请求）
3. 第二次发送完得时候会去处理数据，处理完了再次向客户端发送确认取消信息
4. 客户端再次发送确认消息（连接取消）

#### TCP小练习

```Java
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);

        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("hello".getBytes());
        socket.shutdownOutput();// 仅仅关闭输出流，并写一个结束标记，对socket没有任何影响

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); // 字节转字符
        String line;
        while ((line = br.readLine())!=null){
            System.out.println(line);
        }
        br.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
    }
}

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);

        Socket accept = ss.accept();

        InputStream inputStream = accept.getInputStream();

        int b;

        while ((b= inputStream.read())!=-1){
            System.out.println((char)b);
        }

        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(accept.getOutputStream())); // 字节转字符
        bw.write("你谁啊");
        bw.newLine();
        bw.flush();

        bw.close();
        inputStream.close();
        accept.close();
        ss.close();
    }
}

文件上传

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);

        // 本地流，读取本地文件
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("D:\\FileTest\\1.mp4"));

        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(outputStream);

        int b;
        while ((b=bis.read())!= -1){
            bos.write(b); // 通过网络写到服务器
        }

        // 给服务器结束标记
        socket.shutdownOutput();

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null){
            System.out.println(line);
        }

        bis.close();
        socket.close();

    }
}
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);

        Socket accept = ss.accept();

        // 网络中的流
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream());
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\FileTest\\copy\\1.mp4"));

        int b;

        while ((b = bis.read()) != -1){
            bos.write(b);
        }

        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(accept.getOutputStream()));
        bw.write("上传成功");
        bw.newLine();
        bw.flush();

        accept.close();
        ss.close();
        bos.close();
    }
}

服务端优化

使用死循环让服务器保持一直运行
使用UUID来确保文件的唯一性
使用多线程可以处理多个客户端请求
在使用线程池优化多线程的资源消耗过大的问题

UUID

一个表示不可变的通用唯一标识符（UUID）的类。 UUID表示128位值。

方法

public static UUID randomUUID() 静态工厂检索一个类型4（伪随机生成）的UUID。 UUID是使用加密强伪随机数生成器生成的。
String toString() 返回代表这个 UUID的 String对象

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
        ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
                3,// 核心线程数量
                10,// 线程池的总数量
                60,// 临时线程的空闲时间
                TimeUnit.SECONDS,// 临时线程的空闲时间单位
                new ArrayBlockingQueue<>(5),//阻塞队列
                Executors.defaultThreadFactory(),//创建线程的方式
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()// 任务拒绝策略
        );
        while (true) {
            Socket accept = ss.accept();
            ThreadSocket ts = new ThreadSocket(accept);
//            new Thread(ts).start();
            pool.submit(ts);
        }
//        ss.close();
    }
}
public class ThreadSocket implements Runnable {
    private Socket acceptSocket;
    public ThreadSocket(Socket accept) {
        this.acceptSocket = accept;
    }

    @Override
    public void run() {
        BufferedOutputStream bos = null;
        try {
            // 网络中的流
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(acceptSocket.getInputStream());
            bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\FileTest\\copy\\"+ UUID.randomUUID().toString().replace("-","") +".mp4"));
            int b;

            while ((b = bis.read()) != -1){
                bos.write(b);
            }
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(acceptSocket.getOutputStream()));
            bw.write("上传成功");
            bw.newLine();
            bw.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (acceptSocket != null){
                try {
                    acceptSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (bos != null){
                try {
                    bos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }
    }
}
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);

        // 本地流，读取本地文件
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("D:\\FileTest\\1.mp4"));

        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(outputStream);

        int b;
        while ((b=bis.read())!= -1){
            bos.write(b); // 通过网络写到服务器
        }

        // 给服务器结束标记
        socket.shutdownOutput();

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null){
            System.out.println(line);
        }

        bis.close();
        socket.close();

    }
}

好萌一只大辉宝 · 发表于 2021-7-22 19:10

有用，刚好在学

qiokio · 发表于 2021-7-22 19:25

谢谢，有帮助

偶尔平凡 · 发表于 2021-7-22 19:26

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

letoto · 发表于 2021-7-22 20:04

web前端想转java

daytripper · 发表于 2021-7-22 20:15

刚好需要学习下java，感谢楼主

gaifan · 发表于 2021-7-22 21:06

谢谢分享

MCQI · 发表于 2021-7-22 21:08

想看看，想看看

KevINBy · 发表于 2021-7-22 21:24

受教了，感谢分享

SuBaiQiao · 发表于 2021-7-22 21:24

谢谢分享，很与价值！

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[学习记录] 【自学笔记】 Java基础 - 网络基础

网络编程

概述

三要素

IP地址

端口

端口号

协议

UDP协议

TCP协议

InetAddress类

方法

UDP通信程序

UDP的三种通信方式

单播

发送步骤

接收步骤

注意事项

组播

发送步骤

接收步骤

广播

发送步骤

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发送数据步骤

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服务端优化

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