java学习笔记————Socket网络编程小总结

其他 2020-05-15 10:21:23 阅读次数: 0

对于网络编程其实就相当于，在生活中人与人之间的交流，提问的一方作为用户端，回答问题的一方作为服务器端

接下来我就和大家我学习socket网络编程所学到的知识

Tcp/Ip协议概述

Tcp/Ip协议的四层结构

在这里插入图片描述

每一层的用处

  • 运用层：应用层为用户提供所需要的各种服务，负责传送各种最终形态的数据，是直接与用户打交道的层，典型协议包含HTTP、FTP等

  • 传输层：传输层为应用层实体提供端到端的通信功能，该层定义了两个主要的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP)。其中，TCP协议提供的是一种可靠的、面向连接的数据传输服务；而UDP协议提供的是不可靠的、无连接的数据传输服务。

  • 网络层： 网络层主要解决主机到主机的通信问题。该层有四个主要协议：网络协议（IP）、地址解析协议（ARP）、互联网组管理协议（IGMP）和互联网控制报文协议（ICMP）。其中，IP协议是网络层最重要的协议。

  • 链路层：链路层负责建立电路连接，是整个网络的物理基础，典型的协议包括以太网、ADSL等。

进行网络编程需要解决的两个问题：

  • 如何在网络中找到一台或多台主机：

    可以依靠网络层的IP解决，即提供主机的IP地址找到主机。

  • 当通信双方成功连接后，如何进行可靠的数据传输：

    针对传输层进行编程，传输层主要的两个协议是TCP和UDP。

TCP和UDP的区别

  • TCP（Tranfer Control Protocol）

面向连接的，可靠的传输协议

  • UDP（User Datagram Protocol）

无连接的，不可靠的传输协议

UDP编程代码：
服务器端

package 网络编程.Day_04_22_Code;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;

public class UDPServer {
	
	public static void main(String[] args) throws IOException {
	
		// 创建数据包（数据报） socket对象，绑定端口 4722 用来通信（接收）
		DatagramSocket receive_socket = new DatagramSocket(4722);
		// 准备一个返回数据的缓冲区
		byte buf[] = new byte[1000];
		
		// 创建数据报（数据包），准备好接收 socket对象获取到的数据信息
		DatagramPacket receive_packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);

		String str="我收到了消息";
		while ( true ) {
			
			// 使用 socket对象 接收 packet内容 放到服务器
			receive_socket.receive(receive_packet);
			
			// 获取主机IP
			String name = receive_packet.getAddress().toString();
			System.out.println(" 来自：" + name + "  端口：" + receive_packet.getPort());
			
			// 获取数据内容
			System.out.println(receive_packet.getLength());
			String data = new String(receive_packet.getData(),0,receive_packet.getLength());
			System.out.println(" 接收到的数据：" + data);
			buf=str.getBytes();
			data = new String(buf,0,buf.length);

			// 创建数据报（数据包），封装需要发送的数据内容（数据长度、服务器地址+端口...）
			DatagramPacket send_packet = new DatagramPacket(buf, buf.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),4711);

			// 使用 socket对象 发送 packet内容 到服务器
			receive_socket.send(send_packet);

		}
	}
}

客户端

package 网络编程.Day_04_22_Code;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknownHostException;

public class UDPClient {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
	
		// 创建数据包（数据报） socket对象，绑定端口 4711 用来通信（发送）
		DatagramSocket send_socket = new DatagramSocket(4711);

		// 准备好需要发送的数据
//		String msg = "qwerDF1234567";
		String msg = "我是客户端向服务端发送一条消息此处凑够二十个字";
		byte[] databyte = new byte[1000];
		databyte = msg.getBytes();
		String data = new String(databyte,0,databyte.length);
		System.out.println(data);
//		System.out.println(databyte.length);
		
		// 创建数据报（数据包），封装需要发送的数据内容（数据长度、服务器地址+端口...）
		DatagramPacket send_packet = new DatagramPacket(databyte, databyte.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),4722);
		
		// 使用 socket对象 发送 packet内容 到服务器
		send_socket.send(send_packet);

		// 准备一个返回数据的缓冲区
		byte buf[] = new byte[1000];

		// 创建数据报（数据包），准备好接收 socket对象获取到的数据信息
		DatagramPacket receive_packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);

		// 使用 socket对象 接收 packet内容 放到服务器
		send_socket.receive(receive_packet);

		// 获取主机IP
		String name = receive_packet.getAddress().toString();
		System.out.println(" 来自：" + name + "  端口：" + receive_packet.getPort());

		// 获取数据内容
		System.out.println(receive_packet.getLength());
		data = new String(receive_packet.getData(),0,receive_packet.getLength());
		System.out.println(" 接收到的数据：" + data);
		
	}
}

在控制台的结果
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

TCP编程代码：

package 网络编程.Day_04_22_Code;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

import javax.net.ssl.HttpsURLConnection;

public class HttpURLConnectionTest {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		URL serverURL = new URL("https://www.baidu.com/");
		
		HttpsURLConnection con = (HttpsURLConnection)serverURL.openConnection();
		
		con.setDoOutput(true);
		
		OutputStream os = con.getOutputStream();
		
		int code = con.getResponseCode();
		
		if ( code == HttpsURLConnection.HTTP_OK) {
			
			InputStream is = con.getInputStream();
			
			FileOutputStream fos = new FileOutputStream("testbaidu.html");
			
			byte[] buf = new byte[1024];
			
			int c = 0;
			
			while ( ( c = is.read(buf,0,buf.length)) != -1 ) {
				
				fos.write(buf, 0, c);
			}
			
			fos.close();
			is.close();
		}
	}
}

最后会在根目录下生成一个文件
在这里插入图片描述

Socket 编程

Socket通常称作“套接字”，通常通过“套接字”向网络发出请求或者应答网络请求

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，该方法将一直等待，直到客户端连接到服务器上给定的端口。

  • 服务器正在等待时，一个客户端实例化一个 Socket 对象，指定服务器名称和端口号来请求连接。

  • Socket 类的构造函数试图将客户端连接到指定的服务器和端口号。如果通信被建立，则在客户端创建一个 Socket 对象能够与服务器进行通信。

  • 在服务器端，accept() 方法返回服务器上一个新的 socket 引用，该 socket 连接到客户端的 socket。

连接建立后，通过使用 I/O 流在进行通信，每一个socket都有一个输出流和一个输入流，客户端的输出流连接到服务器端的输入流，而客户端的输入流连接到服务器端的输出流。
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时间发送.以下是一些类提供的一套完整的有用的方法来实现 socket。

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。
ServerSocket 类有四个构造方法：

此处有图片

创建非绑定服务器套接字。 如果 ServerSocket 构造方法没有抛出异常，就意味着你的应用程序已经成功绑定到指定的端口，并且侦听客户端请求。
这里有一些 ServerSocket 类的常用方法：

此处有图片

Socket 类的方法

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。

Socket 类有五个构造方法:

此处有图片

当 Socket 构造方法返回，并没有简单的实例化了一个 Socket 对象，它实际上会尝试连接到指定的服务器和端口。
下面列出了一些感兴趣的方法，注意客户端和服务器端都有一个 Socket 对象，所以无论客户端还是服务端都能够调用这些方法。

在这里插入图片描述

InetAddress 类的方法

这个类表示互联网协议(IP)地址。下面列出了 Socket 编程时比较有用的方法：

在这里插入图片描述

单客户Socket编程

服务器端：

package 网络编程.资料.single;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPServer {
	public static void main(String[] args) {
		try {
			ServerSocket server = null;
			try {
//				创建ServerSocket对象，指定端口是4700
				server = new ServerSocket(4700);
				System.out.println("服务器启动成功");
			} catch (Exception e) {
				System.out.println("服务器启动出错");
			}
			Socket socket = null;
			try {
//				调用ServerSocket的accept方法，可以接受客户端的请求，并返回当前的Socket对象
				socket = server.accept();
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
			String line;
//			获得基于Socket的输入流
			BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(
					socket.getInputStream()));

//			获得基于Socket的输出流
			PrintWriter os = new PrintWriter(socket.getOutputStream());

//			获得控制台输入
			BufferedReader sin = new BufferedReader(new InputStreamReader(
					System.in));

//			输出客户端输入
			System.out.println("Client:" + is.readLine());

			line = sin.readLine();

//			向客户端写数据
			while (!line.equals("exit")) {
				os.println(line);
				os.flush();
				System.out.println("Client:" + is.readLine());
				line = sin.readLine();
			}

//			资源关闭操作
			os.close();
			is.close();
			socket.close();
			server.close();
		} catch (Exception e) {
			System.out.println("Error:" + e);
		}

	}
}

客户端：

package 网络编程.资料.single;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public class TCPClient {
	public static void main(String[] args) {
		try {
//			创建Socket，指定ip，port
			Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 4700);

//			获得键盘输入
			BufferedReader sin = new BufferedReader(new InputStreamReader(
					System.in));

//			获得基于Socket的输入流和输出流
			PrintWriter os = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
			BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

			String readline;
			readline = sin.readLine();

//			向服务器写数据
			while (!readline.equals("exit")) {
				os.println(readline);
				os.flush();
				System.out.println("Server:" + is.readLine());
				readline = sin.readLine();
			}
			os.close();
			is.close();
			socket.close();
		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e);
		}
	}

}

注意先启动服务器再启动客户端
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

这种单客户的交流也是有限制的，必须客户端一句，服务器一句，当然也可以改善，把while循环改改就可以

模拟多人群聊（这里服务器只是起到了一个中间转发的过程）

服务器端的代码：

MultiThreadServer的代码

//MultiThreadServer的代码
package 网络编程.Day_04_21_Code;

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

public class MultiThreadServer implements Runnable {

	private Socket socket;

	//定义输出输入流
	DataInputStream is;
	DataOutputStream os;
	
	
	public MultiThreadServer( Socket s ) {

		this.socket = s;
	}
	
	
	@Override
	public void run() {

		String line;
		
		try {
//			获取socket对象的输入输出流
			is = new DataInputStream( socket.getInputStream() );
			os = new DataOutputStream( socket.getOutputStream() );
			
			while ( true ) {
				//将客户端发送到服务器的内容存到line中
				line = is.readUTF();

//				在服务器端打印出客socket的hashcode的值和line
				System.out.println(" 客户端 [ " + socket.hashCode() + " ]: " + line);

//				调用定义好的方法将内容转发给全部的客户端
				TCPServer_02.sendtoAll(" 客户端 [ " + socket.hashCode() + " ]: " + line);
				if ( line.equals("exit") ) {
					
					break;
				}
			}
			
		} catch (Exception e) {

			e.printStackTrace();
		}
	}
}

TCPServer_02的代码

//TCPServer_02的代码
package 网络编程.Day_04_21_Code;

import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class TCPServer_02 {

	//定义一个静态的泛型为MultiThreadServer的线程安全的arraylist
	static List<MultiThreadServer> clients = Collections.synchronizedList( new ArrayList<MultiThreadServer>() );

	//定义向全部的客户转发消息的方法
	static void sendtoAll( String msg ) {

		//便利所哟逇服务
		for ( int i = 0; i < clients.size(); i++ ) {
			
			MultiThreadServer server = clients.get(i);
			
			try {
				//将转发的消息转发
				server.os.writeUTF(msg);
				
			} catch (Exception e) {

				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	
	
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//创建ServerSocket对象
		ServerSocket server_socket = null;
		
		try {
			//指定端口
			server_socket = new ServerSocket(5700);
			System.out.println(" 服务器启动成功！！！");
			
		} catch (Exception e) {
			
			System.out.println(" 服务器启动失败！！！");
		}
		
		Socket socket = null;
		
		while ( true ) {
			//创建socket 实例
			socket = server_socket.accept();
			//创建一个 MultiThreadServer类，将本次的socket作为构造参数传入
			MultiThreadServer st = new MultiThreadServer(socket);
//			创建一个线程
			Thread t = new Thread(st);
//			将该服务存放到线程安全的arraylist中
			clients.add(st);
//			启动线程
			t.start();
		}
	}
}

客户端的代码:

package 网络编程.Day_04_21_Code;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class TCPClient_02 {

	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
		//创建 Socket 关键字，确定 IP 和 端口号
		Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 5700);
		//获取键盘输入
		BufferedReader sin = new BufferedReader( new InputStreamReader( System.in ) );

		//定义socket的输出和输出流
		DataOutputStream os = new DataOutputStream( socket.getOutputStream());
		
		final DataInputStream is = new DataInputStream( socket.getInputStream());
//		定义字符串
		String readline;
		//用runnable接口创建线程
		Runnable runnable = new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {

				while ( true ) {
					
					try {
						//将服务器转发的信息赋值给 readline
						String readline = is.readUTF();
						//输出转发的信息
						System.out.println(readline);
						
						if ( readline.equals("exit")) {
							break;
						}
						
					} catch (Exception e) {
						
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		};
		//启动线程
		new Thread(runnable).start();
		
		while ( true ) {
			//将键盘的输入赋值给readline
			readline = sin.readLine();
			// 向服务端发送数据
			os.writeUTF(readline);
		}
		
	}
}

我启动了一个服务器端，三个客户端
在这里插入图片描述
客户端1：
在这里插入图片描述
客户端2
在这里插入图片描述
客户端3
在这里插入图片描述

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