java网络编程之Socket编程

概念

网络编程分为BIO（传统IO）、NIO、AIO。Socket编程属于BIO这种传统IO。

InetAddress

　　java.net.InetAddress是JAVA中管理IP地址的类,常用

　　

　　

 　　public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAdressDemo.getLocalHost();
        System.out.println("---------------------------");
        getHostByName("Lenovo-Autumn");
    }

    /**
     * 获取主机ip和主机名
     * @throws UnknownHostException
     */
    public static void getLocalHost() throws UnknownHostException {
        //根据InetAddress获取主机名和主机ip
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(localHost);   //打印:Lenovo-Autumn/192.168.56.1

        //根据getLocalHost()返回的值获取ip和主机名
        String hostName = localHost.getHostName();
        String hostAddress = localHost.getHostAddress();
        System.out.println(hostName); //打印 Lenovo-Autumn
        System.out.println(hostAddress); //打印 192.168.56.1

        //根据切割获取主机名和ip
        String[] str = localHost.toString().split("/");
        System.out.println(str[0]); //打印 Lenovo-Autumn
        System.out.println(str[1]); //打印 192.168.56.1
    }

    /**
     * 根据主机名称获取ip地址
     * @param otherName  主机名(可以是局域网中的机器名或者是域名或者是ip)
     * @throws UnknownHostException
     */
    public static void getHostByName(String otherName) throws UnknownHostException {
        InetAddress otherHost = InetAddress.getByName(otherName);
        String hostName = otherHost.getHostName();
        String hostAddress = otherHost.getHostAddress();
        System.out.println(hostName); //打印 Lenovo-Autumn
        System.out.println(hostAddress); //打印 192.168.56.1
        System.out.println(otherHost);   //打印:Lenovo-Autumn/192.168.56.1
    }

　　code

UDP

　　发送数据时必须指定接收端的IP地址和端口号，就好像发送货物的集装箱上面必须标明接收人的地址一样。

　　接收端不需要明确知道数据的来源，只需要接收到数据即可。

　　java.net.DatagramPackage

构造函数:

第一种是用来接受的数据包,不需要指定IP和端口,第二种是用来发送的数据包需要指定ip和端口

方法:

获取ip地址,获取服务器ip或者客户端ip

　　

　　返回端口号,获取发送方或者

　　返回数据缓冲区

　　

　　返回要发送或接受的数据包大小

　　java.net.DatagramSocket

　　DatagramPacket数据包的作用就如同是“集装箱”，可以将发送端或者接收端的数据封装起来。然而运输货物只有“集装箱”是不够的，还需要有码头。在程序中需要实现通信只有DatagramPacket数据包也同样不行，为此JDK中提供的一个DatagramSocket类。DatagramSocket类的作用就类似于码头，使用这个类的实例对象就可以发送和接收DatagramPacket数据包，发送数据的过程如下图所示。

构造函数:

用来创建发送端的DatagramSocket对象

用来创建接收端的DatagramSocket对象

　　方法:

发送数据报包

接收数据报包

发送端

1,  创建DatagramSocket对象

DatagramSocket()

2，创建DatagramPacket对象，封装数据，并指定ip和端口。

　　　　DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)　　

3，发送数据

　　　　socket.send(DatagramPacket dp)

4，释放流资源

ds.close();

接收端

1，创建DatagramSocket对象，只需要指定端口

　　　　DatagramSocket(port)

2，创建DatagramPacket对象

　　　　DatagramPacket(byte[] data, int length)

3，接收数据存储到DatagramPacket对象中　

　　　　receive(DatagramPackage dp)

4，获取DatagramPacket对象的内容　　　

　　　　new String(data,0,dp.getLength());

5，释放流资源

　　　　ds.close();

/**
 * 实现udp发送端
 *  用java.net.DatagramPackage封装数据
 *  用java.net.DatagramSocket发送数据
 *
 * 实现步骤
 *  1.用DatagramPackage对象,封装数据,接受的地址和端口
 *  2.创建DatagramSocket
 *  3.调用DatagramSocket对象send方法,发送数据
 *  4.关闭资源
 *
 *  DatagramPackage构造函数
 *    DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
 *  DatagramSocket构造函数
 *    DatagramSocket()
 *    方法:send(DatagramPacket d)
 *  Created by Autumn on 2018/2/5.
 */
public class UdpSend {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        //获取地址
        InetAddress inet = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        //创建DatagramSocket,负责接受和发送数据
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        while(true){
            String msg = scanner.nextLine();
            //创建数据包对象对象
            byte[] data = msg.getBytes();
            //封装数据,接受的地址和端口
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(data,data.length,inet,6000);

            //发送数据包
            ds.send(dp);
            if(msg.equals("exit")){
                break;
            }
        }
        //关闭
        ds.close();
    }
}


/**
 *  实现udp接收端
 *  用java.net.DatagramPackage 接受数据
 *  用java.net.DatagramSocket 接受数据包
 *
 *  步骤
 *  1.创建DatagramSocket对象,绑定端口号(要和发送端端口一致)
 *  2.创建字节数组用来接受数据
 *  3.创建数据对象包DatagramPackage
 *  4.创建DatagramSocket
 *    receive(DatagramPackage dp)接受数据,将数据封装如dp中
 *  5.拆包
 *    发送端的ip地址(DatagramPackage.get)
 *    接受到的字节数组
 *    发送的端口号
 *  6.关闭资源
 * Created by Autumn on 2018/2/5.
 */
public class UdpReceive {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建数据包传输的对象,并绑定端口号
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(6000);
        //创建字节数组
        byte[] data = new byte[1024];
        while(true){
            //创建数据包对象,传递字节数组
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(data,data.length);
            //调用ds对象的receive接受数据包,receive()有线程阻塞效果会一直等待接受数据
            ds.receive(dp);

            //获取数据包大小
            int len = dp.getLength();
            //获取发送端的ip地址
            InetAddress sendAddress = dp.getAddress();
            String sendHostAddress = sendAddress.getHostAddress();
            //System.out.println(sendHostAddress);
            //获取发送端端口号
            int port = dp.getPort();
            //System.out.println(port);

            //System.out.println(new String(data));   //直接打印1024个字节的字符串,有很多空格
            System.out.println(sendHostAddress+":"+port+"    "+new String(data,0,len));   //这样打印没有多余的空格

            if(new String(data,0,len).equals("exit")){
                break;
            }
        }
        //关闭
        ds.close();
    }
}

　　code

TCP

ServerSocket类，用于表示服务器端，Socket类，用于表示客户端。建立连接后用流进行输入和输出

ServerSocket

　　 实例化一个ServerSocket类，指定端口号

　　监听并接受此套接字的连接

　　返回此服务器套接字的本地地址

　　Socket

　　实例化一个Socket并指定ip和端口

　　

返回一个输出流，用于客户端发送数据

　　返回一个输入流，用于服务器端接受数据

　　

　　返回ip地址（服务器端的地址）

　　返回端口号

客户端

1，创建客户端的Socket对象，指定服务器IP和端口号

　　Socket(String host, int port)      

2，获取Socket的输出流对象

　　getOutputStream()； 

3，写数据给服务器

　　out.write("服务器数据".getBytes());

4，关闭流资源

　　socket.close();

服务器端

1，创建服务器端ServerSocket对象，指定服务器端端口号

　　ServerSocket(int port)

2，开启服务器，等待着客户端Socket对象的连接，如有客户端连接，返回客户端的Socket对象

　　accept()

3，通过客户端的Socket对象，获取客户端的输入流，为了实现获取客户端发来的数据

　　socket.getInputStream();

4，通过客户端的输入流，获取流中的数据

byte[] data = new byte[1024];
int len = inputStream.read(data);
System.out.println(new String(data,0,len));

5，通过客户端的Socket对象，获取客户端的输出流，为了实现给客户端反馈信息

6，通过客户端的输出流，写数据到流中

7，关闭流资源

socket.close();
serverSocket.close();

/**
 * 实现TCP服务器程序
 * 表示服务器程序的类java.net.ServerSocket
 * 构造方法:
 *      ServerSocket(int port);   传递端口号
 *
 * Important:必须获得客户端的套接字(Socket)
 *     方法:Socket accept()
 *     服务器可以获取到客户端的套接字
 * Created by Autumn on 2018/2/5.
 */
public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        //调用服务器套接字对象accept()获取客户端套接字,具有线程等待效果
        Socket socket = serverSocket.accept();    //这里会阻塞等待连接接入    cmd中telnet 127.0.0.1 8888即可连接
        //根据获得的客户端的socket获取输入流
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //根据输入流将数据读入到data中
        byte[] data = new byte[1024];
        int len = inputStream.read(data);   //这里会阻塞,等待数据   cmd中ctrl+]进入到telnet操作模式send value发送数据
        System.out.println(new String(data,0,len));
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}


/**
 * 实现TCP客户端,连接到服务器
 * 和服务器实现数据交换
 * 实现TCP客户端程序的类 java.net.Socket
 *
 * 构造方法:
 *      Socket(String host, int port)传递服务器IP和端口号
 *      注意:构造方法只要运行,就会和服务器进行连接,连接时报,抛出异常
 *
 *      OutputStream    getOutputStream()  返回套接字的输出流
 *          作用:将数据输出,输出到服务器
 *      InputStream    getInputStream()  返回套接字的输入流
 *          作用:从服务器端读取数据
 *
 *      客户端服务器数据交换,必须使用套接字对象Socket中的获取的IO刘,自己new的流不行
 *
 * Created by Autumn on 2018/2/5.
 */
public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建Socket对象,连接服务器
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
        //通过客户端的套接字对象Socket方法,获取字节输出流,将数据写向服务器
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        out.write("这是一条来客户端的数据".getBytes());
        socket.close();
    }
}

用cmd命令telnet实现和SocketServer互动

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPServer {
    /*同步阻塞*/
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端启动成功...");
        while(true){
            /*一次只能处理一个连接,在一个连接没关闭前无法接收第二个连接,在这里开一个框发送数无问题,开放两个框时会出现第二个无反应*/
            Socket socket = serverSocket.accept();   //这里会阻塞等待连接接入    cmd中telnet 127.0.0.1 8888即代表连接
            System.out.println("新客户端连接成功....");
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            while(true) {
                byte[] data = new byte[1024];
                System.out.println("正在等待数据...");
                int len = inputStream.read(data);    //这里会阻塞,等待数据，如果直接关闭cmd窗口会因为关闭socket通道导致len返回-1   cmd中ctrl+]进入到telnet操作模式send value发送数据
                if (len != -1){
                    System.out.println(new String(data, 0,len, "GBK"));   //用GBK是因为CMD窗口命令发送的数据是GBK编码
                }else{
                    break;
                }
            }
        }
        //socket.close();
        //serverSocket.close();
        //System.out.println("服务器端关闭....");
    }
}

连接服务端 

向服务端发送数据

再开一个cmd然后telnet发送数据，发现无反应。必须关闭第一个cmd才能连接成功。

线程池改进，能并发访问

用ExecutorService线程池实现每一个连接创建一个新的线程

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TCPServer {
    /*异步阻塞*/
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();   //线程池
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端启动成功...");
        while(true){
            /*一次只能处理一个连接,在一个连接没关闭前无法接收第二个连接,在这里开一个框发送数无问题,开放两个框时会出现第二个无反应*/
            System.out.println("等待客户端连接...");
            final Socket socket = serverSocket.accept();   //这里会阻塞等待连接接入    cmd中telnet 127.0.0.1 8888即代表连接
            threadPool.execute(new Runnable() {   //启动一个线程
                public void run() {
                    try {
                        System.out.println("新客户端连接成功....");
                        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
                        while(true) {
                            byte[] data = new byte[1024];
                            System.out.println("正在等待数据...");
                            int len = inputStream.read(data);    //这里会阻塞,等待数据，如果直接关闭cmd窗口会因为关闭socket通道导致len返回-1   cmd中ctrl+]进入到telnet操作模式send value发送数据
                            if (len != -1){
                                    System.out.println(Thread.currentThread()+new String(data, 0,len, "GBK"));   //用GBK是因为CMD窗口命令发送的数据是GBK编码
                            }else{
                                System.out.println("break循环");
                                break;
                            }
                        }
                        System.out.println("一次Socket连接关闭");
                    } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });

        }
        //socket.close();
        //serverSocket.close();
        //System.out.println("服务器端关闭....");
    }
}

优点：传输质量好（所以BIO适合传输连接少但是数据量大的请求）

缺点：每一个连接都占用一个线程，很占用系统资源。

tip：所有的调优都关联到系统资源（IO、存储、内存、CPU）

code