Socket网络编程

网络编程基础知识

InetAddress：用于标识网络上的硬件资源
URL：统一资源定位符通过URL可以直接读取或写入网络上的数据
Sockets：使用TCP协议实现网络通信的Socket相关的类。
Datagram：使用UDP协议，讲数据保存在数据包中，通过网络进行通信。

网络中相关的API的应用

InetAddress类

InetAddress类用于表示网络上的硬件资源，表示互联网协议（IP）地址。
需要注意的是，InetAddress没有构造方法，但是有很多静态方法

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //获取本机InetAddress实例
        InetAddress address =InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println("计算机名称 "+ address.getHostName());
        System.out.println("计算机地址 "+ address.getHostAddress());
        byte[] bytes = address.getAddress();//获取字节数组形式的IP
        System.out.println("获取字节数组形式的IP: " + Arrays.toString(bytes));
        System.out.println(address);//直接输出address对象

        //根据主机名称获取InetAddress实例
//        InetAddress address2 = InetAddress.getByName("DESKTOP-JT605LG");
        //根据主机IP地址获取InetAddress实例
        InetAddress address2 = InetAddress.getByName("172.22.43.6");
        System.out.println("计算机名称 "+ address.getHostName());
        System.out.println("计算机地址 "+ address.getHostAddress());

    }

}

java中的URL的应用

URL（Uniform Resource Locator）统一资源定位符，表示Internet上某一资源的地址
URL由两部分组成：协议名称和资源名称，中间用冒号隔开。
在java.net包中，提供了URL类来表示URL。
- 实例

import java.net.MalformedURLException;

import java.net.URL;

/*
    URL常用方法
 */
public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        try {
            //创建一个URL实例
            URL imooc = new URL("http://www.imooc.com");
            //?后面表示参数，#后面表示锚点
            URL shen = new URL(imooc,"/index.html?username=tom#test");
            System.out.println("协议： "+shen.getProtocol());
            System.out.println("主机： "+shen.getHost());
            //如果为指定端口号，则使用人的端口号，此时getPort方法返回值为-1
            System.out.println("端口： "+shen.getPort());
            System.out.println("文件路径： "+shen.getPath());
            System.out.println("文件名称： "+shen.getFile());
            System.out.println("相对路径： "+shen.getRef());
            System.out.println("查询字符串： "+shen.getQuery());
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

使用URL读取页面内容

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            //创建一个URL实例
            URL url = new URL("http://www.baidu.com");
            //通过URL的openStream方法获取URL对象所表示资源的字节输入流
            InputStream is = url.openStream();
            //将字节输入流转化为字符输入流
            InputStreamReader isr =new InputStreamReader(is,"UTF-8");
            //为字符输入流添加缓冲，增加读取效率
            BufferedReader dr = new BufferedReader(isr);
            String data = dr.readLine();//读取数据
            while(data!=null){//循环读取数据
                System.out.println(data);//输出数据
                data = dr.readLine();//在此读取数据
            }
            dr.close();
            isr.close();
            is.close();

        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

通过Socket实现TCP编程

TCP协议是面向连接、可靠的，有序的、以字节流的方式发送数据，基于TCP协议实现网络通信的类
- 客户端的Socket类
- 服务器端的ServerSocket类
这里写图片描述

Socket通信实现步骤

创建serverSocket和Socket
打开连接到Socket的输入输出流
按照协议对Socket进行读写操作
关闭输入输出流、关闭Socket

服务器端

创建ServerSocket对象，绑定侦听端口
通过accept（）方法监听客户端请求
连接建立后，通过输入流读取客户端发送的请求信息
通过输出流向客户端发送相应信息
关闭相应资源

客户端

创建Socket对象，指明需要连接的服务器的地址和端口
连接建立后，通过输出流向服务器端发送请求信息
通过输入流获取服务器响应的信息
关闭相关资源

综合训练

单线程通信

服务器端

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server  {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            //创建ServerSocket
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8636);
            //侦听
            System.out.println("***服务器即将启动，等待客户端连接***");
            Socket socket = serverSocket.accept();
            //获取一个输入流，并读取客户端信息
            InputStream is = socket.getInputStream();//字节输入流
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);//将字节流包装为字符流
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);//为输入流添加缓冲
            String info = null;
            while((info=br.readLine()) !=null){//循环读取
                System.out.println("我是服务器，客户端说："+info );
            }
            socket.shutdownInput();//关闭输入流

            //响应客户端
            OutputStream os =socket.getOutputStream();//获取字节输出流，向客户端输出信息
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);//将字节输出流包装为打印流
            pw.write("欢迎您！");//向客户端发送信息
            pw.flush();//刷新缓存
            socket.shutdownOutput();//关闭输出流

            //关闭相应资源
            pw.close();
            os.close();
            br.close();
            isr.close();
            is.close();
            socket.close();
            serverSocket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

客户端

import java.io.*;
import java.net.Socket;

/*
客户端
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args){
        try {
            //创建一个Socket,用了和服务器端进行通信
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8636);
            //获取输出流，向服务器输出信息
            OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);//将输入流包装为打印流
            pw.write("用户名：admin;密码：123");
            pw.flush();//刷新缓存，向服务器端输出信息
            socket.shutdownOutput();//关闭输出流

            //接受服务器的响应信息
            InputStream is = socket.getInputStream();//获取字节输入流
            System.out.println("我是字节输入流："+is);
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
            System.out.println("我是字符输出流："+isr);
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
            String info = null;
            while((info=br.readLine())!=null){
                System.out.println("服务器响应我："+info);
            }

            br.close();
            isr.close();
            is.close();
            //关闭其他资源
            pw.close();
            os.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

多线程

应用多线程来实现服务器和多客户端之间的通信

基本步骤
1. 服务器端创建ServerSocket，循环调用accept（）方法等待客户端连接
2. 客户端客户端创建一个socket并请求和服务器端连接
3. 服务器端接受客户端的请求，创建Socket与该客户端建立专线连接
4. 建立连接的两个socket在一个单独的线程上对话
5. 服务器继续等待新的连接
服务器端：

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server  {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            //创建ServerSocket
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8636);
            Socket socket=null;
            //用来记录客户端的数量
            int count =0;
            System.out.println("***服务器即将启动，等待客户端连接***");
            while(true){//循环侦听等待客户端的连接
                //侦听
                socket = serverSocket.accept();
                //创建一个新的线程来与客户端进行通信
                ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);
                serverThread.start();

                count++;//统计客户端数量
                System.out.println("客户端数量为："+count);
                System.out.println("当前客户端IP为："+socket.getInetAddress().getHostAddress());//获得当前客户端的IP地址
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }


    }

}

线程：

import java.io.*;
import java.net.Socket;

/*
服务器端线程处理类
 */
public class ServerThread extends Thread {
    //和本线程相关的Socket类
    Socket socket = null;

    public ServerThread(Socket socket){
        this.socket=socket;
    }

    //线程执行操作，来响应客户端的请求
    public void run(){

        InputStream is = null;//字节输入流
        InputStreamReader isr=null;
        BufferedReader br =null;
        PrintWriter pw = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            //获取一个输入流，并读取客户端信息
            is = socket.getInputStream();
            isr = new InputStreamReader(is);//将字节流包装为字符流
            br = new BufferedReader(isr);//为输入流添加缓冲
            String info = null;
            while((info=br.readLine()) !=null){//循环读取
                System.out.println("我是服务器，客户端说："+info );
            }
            socket.shutdownInput();//关闭输入流

            //响应客户端
            os =socket.getOutputStream();//获取字节输出流，向客户端输出信息
            pw = new PrintWriter(os);//将字节输出流包装为打印流
            pw.write("欢迎您！");//向客户端发送信息
            pw.flush();//刷新缓存
            socket.shutdownOutput();//关闭输出流
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                //关闭相应资源
                if(pw!=null)
                    pw.close();
                if(os!=null)
                    os.close();
                if(br!=null)
                    br.close();
                if(isr!=null)
                    isr.close();
                if(is!=null)
                    is.close();
                if(socket!=null)
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

客户端

import java.io.*;
import java.net.Socket;

/*
客户端
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args){
        try {
            //创建一个Socket,用了和服务器端进行通信
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8636);
            //获取输出流，向服务器输出信息
            OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);//将输入流包装为打印流
            pw.write("用户名：admin;密码：123");
            pw.flush();//刷新缓存，向服务器端输出信息
            socket.shutdownOutput();//关闭输出流

            //接受服务器的响应信息
            InputStream is = socket.getInputStream();//获取字节输入流
            System.out.println("我是字节输入流："+is);
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
            System.out.println("我是字符输出流："+isr);
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
            String info = null;
            while((info=br.readLine())!=null){
                System.out.println("服务器响应我："+info);
            }

            br.close();
            isr.close();
            is.close();
            //关闭其他资源
            pw.close();
            os.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

通过Socket实现UDP编程

UDP协议（用户数据宝协议）是无连接、不可靠的、无序的（速度相对较快），UDP协议以数据包作为数据传输的载体，进行数据传输室，首先需要将要传输的数据定义成数据包（Datagram），在数据保重知名数据所要达到的Socket（主机地址和端口），然后再讲数据包发送出去。
需要是使用到的类

DatagramPacket：表示数据包（用来表示UDP通信中的数据单元）
DatagramSocket：进行端到端通信的类

服务器端实现步骤

创建DatagramSocket，指定端口号
创建DatagramPacket
接受客户端发送的数据信息
读取数据

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

/*
 *基于UDP的用户登录
 */
public class Server {
    public static void main(String args[]) throws IOException {
        //创建DatagramSocket，指定端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);
        //创建数据报，用于接受客户端发送的数据
        byte[] data = new byte[1024];//创建字节数组，指定字节数组长度
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,1024);
        //接受客户端发送的数据
        System.out.println("***服务器以运行，正在接受客户端信息***");
        socket.receive(packet);//此方法在接收到数据报之前会一直处于阻塞状态
        //读取客户端发送过来的数据
        String info = new String(data,0,packet.getLength());
        System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);
        System.out.println("当前客户端IP为："+packet.getAddress());
        System.out.println("当前客户端使用端口为："+packet.getPort());

        /**
         * 向客户端响应数据
         */
        //定义数据报内容，客户端IP，以及客户端端口号
        byte[] data2 = "欢迎您！".getBytes();
        InetAddress address = packet.getAddress();
        //创建数据报
        DatagramPacket packe2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,packet.getPort());
        //响应客户端
        socket.send(packe2);
        //关闭相应资源
        socket.close();
    }
}

客户端实现步骤

定义发送信息
创建DatagramPacket，包含将要发送的信息
创建DatagramSocket
发送数据

import java.io.IOException;
import java.net.*;


/*
UDP客户端实现
 */
public class Client {
    public static void main(String args[]) throws IOException {
        /**
         * 向服务器端发送数据
         */
        //定义服务器地址，端口号，数据
        byte[] data = "用户名：admin；密码：123".getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        //创建数据报，包含发送的信息
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,data.length,address,8800);
        //创建DatagramSocket对象
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //使用DatagramSocket向服务器发送信息
        socket.send(packet);

        /**
         * 响应服务器端数据
         */
        //创建数据报，用于接受数据
        byte[] data2 = new byte[1024];
        DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length);
        socket.receive(packet2);
        String fuwuqi = new String(data2,0,data2.length);
        System.out.println("我是客户端，服务器端说："+fuwuqi);
        socket.close();
    }
}

Socket总结

终点

Socket通信原理
基于TCP的Socket通信

经验和技巧

多线程的优先级
是否关闭输出流和输入流
使用TCP通信传输对象
Socket编程传递文件

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