java基础学习笔记:一文带你搞懂网络编程
1. 网络编程学习
1.1. 扩展知识点
- 网络协议OSI协议:网络协议的划分学习
1.2. 网络协议那些事
五层协议模型
- 网络协议按照5层划分可以分为5层:物理层、数据链路层、网络层,传输层,应用层。每一层都有一定的协议标准定义。
- 物理层:物理层的协议是根据硬件传输数据的特性制定的协议,由于光纤,电线只能传输0和1二进制数字,物理层的协议有ISO2210,IEE802,IEE8022,这一层只传输二进制数据。
- 数据链路层:数据链路层是对电信号用来分组的,比如物理层传来一组数据0101010101001,我们可以把它8个分成一组,16个分成一组,刚开始时,各个公司都有自己的分组格式,后来国际上统一了标准,将一组电信号称为一个数据包,或者叫一个帧,每一个数据帧分成报头head和数据data两部分。head包含18个字节,包含==发送者(源地址,6个字节)== ,==接收者(目标地址,6个字节)== ,数据类型(6个字节)data包含最短46个字节,最长1500个字节)
- 数据链路层是对数据进行了简单的封装,用于方便传输数据,解析数据。但是当传输时有一个问题,当处于局域网时,也就是在同一个ip网关内的不同主机可以直接传输数据,但是如果不同网关的主机如何实现通信?==注意:在同一个网关内主机之间的通信是靠广播的方式寻找对方的。== 不在同一个网关内,广播就失效了。这就引出了网络层的协议。
- 网络层:网络层有IP协议,如果传输的数据不在同一个网关内,就要需要IP协议了,它是整个OSI协议的核心。只有通过配置IP才能准确获得目标计算机的Mac地址。
- 应用层:包含的协议就多了,包含HTTP协议,FTP协议,SMTP协议等。主要用于应用层开发。但是HTTP协议需要TCP协议的支持。
1.3. 应用之间通信
- 需要对方的ip地址,
- 需要对方应用的逻辑端口号,端口号要绑定应用。
1.4. 网络编程类
- InetAddress类
- 该类构造函数属于private,不可以创建对象,但是里面有大量静态方法。
- getlocalhost()获取主机名+ip地址。
- getHostAddress()获取ip地址
- getHostName()获取主机名,里面的参数可以是任意的,可以是www.baidu.com,将会获取百度服务器的ip地址和主机名。
1.5. UDP协议和TCP协议
- UDP协议:无连接通信协议,无论对方是否在线,都可以发送,比如qq的离线发送。不过不安全,会丢数据,例如广播产生卡顿等。好处是传播速度快。消耗资源小。效率高。比如手机发短信,qq发消息。UDP协议会对传输数据大小进行限制,只能传输64kb
- TCP协议:面向连接的通信协议,先建立连接,才能发送数据。安全性高,速度慢。连接必须经过三次握手。
1.6. UDP通信
- 实现UDP协议的发送端:
- 实现封装数据的类:java.net.DatagramPacket;将你的数据包装起来
- 实现数据传输的类:java.net.DatagramSocket;将你的数据包发送出去。
- 实现步骤:
- 创建DatagramPacket对象,封装数据,接收的地址和端口
- 创建DatagrampSocket对象,
- 调用DatagrampSocket的send,发送数据包。
- 关闭资源。
- DatagramPacket构造方法:DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port);
- DatagramSocket构造方法:DatagramSocket()空参。send(DatagramPacket d);发送数据。
- 什么是套接字:==绑定了ip地址和端口号的网络对象。==
1public static void main(String[] args) throws IOException { 2 //创建数据包对象,封装要发送的数据,接收端Ip,端口号 3 byte[] data="123udp".getBytes(); 4 //创建一个InetAddress对象,封装自己的Ip地址 5 InetAddress inetAddress =InetAddress.getByName("127.0.0.1"); 6 DatagramPacket dp =new DatagramPacket(data, data.length,inetAddress,8899); 7 //创建DatagramSocket对象, 8 DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket(); 9 datagramSocket.send(dp); 10 datagramSocket.close(); 11}
- 实现UDP接收端
- 实现封装数据包 java.net.DatagramPacket 将数据接收
- 实现输出传输 java.net.DatagramSocket 接收数据包
- 实现步骤:
- 创建DatagramSocket对象,绑定端口号,要与发送的端口号一致。
- 创建字节数组,接收发来的数据。
- 创建数据包对象DatagrampPocket接收数据。
- 调用DatagrampSocket对象方法,receive(DatagramPacket, dp)接收数据,数据放在数据包中。
- 拆包,包含:发送端的IP,接收到的字节个数,发送端的端口号。拆包时,可以通过DatagramPacket获取数据的长度getLength,然后打印该长度的数据。通过getAddress()获取发送端的ip地址对象InetAddress,用getPort()获取发送端的端口。发送端端口一般是操作系统指定的。
- 关闭资源。
1public static void main(String[] args) throws IOException { 2 //创建数据包传输对象,并绑定端口号 3 DatagramSocket ds =new DatagramSocket(8899); 4 //创建字节数组 5 byte[] buf=new byte[1024]; 6 //创建数据包对象传递字节数组 7 DatagramPacket dp =new DatagramPacket(buf, buf.length); 8 //调用ds的receive传递数组 9 ds.receive(dp); 10 String ip =dp.getAddress().getHostAddress(); 11 int port =dp.getPort(); 12 int length=dp.getLength(); 13 System.out.println(new String(buf,0,length)+"..."+ip+"..."+port); 14 ds.close(); 15}
- 发送端实现不间断的输入发送数据
1public static void main(String[] args) throws IOException { 2 Scanner sc=new Scanner(System.in); 3 DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket(); 4 InetAddress inetAddress =InetAddress.getByName("127.0.0.1"); 5 while(true){ 6 String message=sc.nextLine(); 7 byte[] data=message.getBytes(); 8 DatagramPacket dp =new DatagramPacket(data, data.length,inetAddress,8899); 9 datagramSocket.send(dp); 10 } 11}
- 实现永不停歇的接收端
1public static void main(String[] args) throws IOException { 2 //创建数据包传输对象,并绑定端口号 3 DatagramSocket ds =new DatagramSocket(8899); 4 //创建字节数组 5 byte[] buf=new byte[1024]; 6 //创建数据包对象传递字节数组 7 while(true){ 8 DatagramPacket dp =new DatagramPacket(buf, buf.length); 9 //调用ds的receive传递数组 10 ds.receive(dp); 11 String ip =dp.getAddress().getHostAddress(); 12 int port =dp.getPort(); 13 int length=dp.getLength(); 14 System.out.println(new String(buf,0,length)+"..."+ip+"..."+port); 15 } 16}
1.7. TCP通信
- TCP通信和UDP通信大致相同,分为客户端和服务端,但是TCP通信是需要先进行连接的,只有连接成功才能通信,不过TCP建立连接后,也就建立了IO流,可以通过IO流完成数据的传输。
- TCP客户端程序的类 java.net.Socket:构造方法有:Socket(String host,int port)用于传递服务器Ip和端口号。该构造方法只要运行就会和服务器连接,如果连接失败就会抛出异常。
- Socket类有两个方法,getOutputStream(),返回类型是OutputStream(),返回套接字的输出流:作用是将数据输出,输出到服务器。getInputStream(),返回套接字的输入流,返回类型是InputStream.这些方法都是从Socket中获取的,不是new出来的。
1public static void main(String[] args) throws IOException { 2 Socket socket=new Socket("120.27.60.73", 8899); 3 OutputStream outStream=socket.getOutputStream(); 4 outStream.write("789456".getBytes()); 5 socket.close(); 6}
- TCPServer端:表示服务器程序的类:java.net.ServerSocket,构造方法有:ServerSocket(int port)传递端口号,相当于监听该端口号。
- 一个很重要的事情是,由于多个客户端向服务端传值,服务端无法辨认是哪个客户端发来的值,解决方法是:必须获取客户端的套接字对象Socket,用accept()方法获取,返回类型是Socket
1public static void main(String[] args) throws IOException { 2 ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(8899); 3 Socket socket=serverSocket.accept(); 4 InputStream inputStream=socket.getInputStream(); 5 byte[] buf=new byte[1024]; 6 int len=inputStream.read(buf); 7 System.out.println(new String(buf,0,len)); 8 //服务器返回数据 9 OutputStream out=socket.getOutputStream(); 10 out.write("nihao".getBytes()); 11 socket.close(); 12 serverSocket.close(); 13}
1.8. TCP通信图片上传服务器多线程解决方案
- TCP通信图片上传客户端代码
- ==问题==:客户端上传图片,客户端可能有多个同时上传,每次上传图片会传递一个Socket,多个上传后会引起服务器端对Socket混乱,不知是谁的Socket对象。
- ==解决== :多线程解决方案,每次传来一个Socket对象,我们就为他开启一个线程,这样就不会造成混乱。
Socket多线程解决方案
1public class TCPClient { 2 public static void main(String[] args) throws IOException{ 3 Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8000); 4 //获取字节输出流,图片写到服务器 5 OutputStream out = socket.getOutputStream(); 6 //创建字节输入流,读取本机上的数据源图片 7 FileInputStream fis = new FileInputStream("c:\\t.jpg"); 8 //开始读写字节数组 9 int len = 0 ; 10 byte[] bytes = new byte[1024]; 11 while((len = fis.read(bytes))!=-1){ 12 out.write(bytes, 0, len); 13 } 14 //给服务器写终止序列 15 socket.shutdownOutput(); 16 17 //获取字节输入流,读取服务器的上传成功 18 InputStream in = socket.getInputStream(); 19 20 len = in.read(bytes); 21 System.out.println(new String(bytes,0,len)); 22 23 fis.close(); 24 socket.close(); 25 } 26}
- 将上传文件接收代码放到一个线程中。这样就保证一个线程接收一个Socket。
1public class Upload implements Runnable{ 2 3 private Socket socket; 4 5 public Upload(Socket socket){this.socket=socket;} 6 7 public void run() { 8 try{ 9 //通过客户端连接对象,获取字节输入流,读取客户端图片 10 InputStream in = socket.getInputStream(); 11 //将目的文件夹封装到File对象 12 File upload = new File("d:\\upload"); 13 if(!upload.exists()) 14 upload.mkdirs(); 15 16 //防止文件同名被覆盖,从新定义文件名字 17 //规则: 域名+毫秒值+6位随机数 18 String filename="itcast"+System.currentTimeMillis()+new Random().nextInt(999999)+".jpg"; 19 //创建字节输出流,将图片写入到目的文件夹中 20 FileOutputStream fos = new FileOutputStream(upload+File.separator+filename); 21 //读写字节数组 22 byte[] bytes = new byte[1024]; 23 int len = 0 ; 24 while((len = in.read(bytes))!=-1){ 25 fos.write(bytes, 0, len); 26 } 27 //通过客户端连接对象获取字节输出流 28 //上传成功写回客户端 29 socket.getOutputStream().write("上传成功".getBytes()); 30 31 fos.close(); 32 socket.close(); 33 }catch(Exception ex){ 34 35 } 36 } 37 38}
- 服务器端,调用Thread,并将Socket作为参数传递给Upload类。并开启一个新线程。并让服务端永久的监听端口。
1public class TCPThreadServer { 2 public static void main(String[] args) throws IOException{ 3 ServerSocket server = new ServerSocket(8000); 4 while(true){ 5 //获取到一个客户端,必须开启新线程 6 Socket socket = server.accept(); 7 new Thread( new Upload(socket) ).start(); 8 } 9 10 } 11}
1.9. 一些技巧
- 公司域名+毫秒值+随机六位数,防止文件重名
1String fileName="xdclass"+System.currentTimeMillis()+new Ranadow.nextInt(999999)+".jpg";
- File.separator,跨系统生成目录分隔符。
1File myFile = new File("C:" + File.separator + "tmp" + File.separator, "test.txt");
- 此外还有File.pathSeparator生成字符分号;
- 2,3总结:File类的两个常量,一个是斜杠,一个是分号。
本文题目:java基础学习笔记:一文带你搞懂网络编程
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