1 网络编程入门

1.1 网络编程概述

• 计算机网络：是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来,在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统
  

• 网络编程：在网络通信协议下，实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换

1.2 网络编程三要素

IP地址

要想让网络中的计算机能够互相通信,必须为每台计算机指定一个标识号, 通过这个标识号来指定要接收数据的计算机和识别发送的计算机，而IP地址就是这个标识号。也就是设备的标识

端口

网络的通信， 本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序，那么在网络通信时,如何区分这些应用程序呢?如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备 ，那么端口号就可以唯一标识设备中的应用程序了。也就是应用程序的标识

协议

通过计算机网络可以使多 台计算机实现连接,位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守-定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车-定要遵守交通规则一 样。在计算机网络中,这些连接和通信的规则被称为网络通信协议,它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定, 通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。常见的协议有UDP协议和TCP协议

1.3 IP地址

• IP地址：是网络中设备的唯一标识

• IP地址分为两大类

  • IPv4：是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。 按照TCP/IP规定，IP地址用二进制来表示， 每个P地址长32bit,也就是4个字节。例如一个采用I进制形式的IP地址是11000000 101010000000001 01000010″ ,这么长的地址，处理起来也太费劲了。为了方便使用，IP地址经常被写成+进制的形式，中间使用符号”分隔不同的字节。于是，. 上面的IP地址可以表示为”192168. 1.66″ . IP地址的这种表示法叫做”盼+进制表示法”, 这显然比1和0容易记忆得多

  • IPv6：由于互联网的蓬勃发展, IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。为了扩大地址空间，通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节-组，分成8组十六进制数，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题

• 常用命令：

ipconfig: 查看本机P地址
ping IP地址:检查网络是否连通

• 特殊IP地址127.0.0.1：是回送地址,可以代表本机地址，一般用来测试使用

1.4 InetAddress的使用

• 为了方便我们对IP地址的获取和操作, Java提供了一个类InetAddress供我们使用

• InetAddress：此类表示Internet协议(IP) 地址

导- 包：import java.net.InetAddress

• 范例
  package test;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //1,static InetAddress getByName(String host) 	确定主机名称的IP地址。 主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址
//        InetAddress address = InetAddress.getByName("YM");
        InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.128.1"); //推荐使用
        System.out.println(address); //YM/192.168.128.1

        //2,String getHostName() 	获取此IP地址的主机名
        String hostName = address.getHostName();
        System.out.println(hostName); //YM

        //3,String getHostAddress() 	返回文本显示中的IP地址字符串
        String hostAddress = address.getHostAddress();
        System.out.println(hostAddress); //192.168.128.1
    }
}

1.5 端口

• 端口：设备上应用程序的唯一标识
• 端口号：用两个字节表示的整数,它的取值范围是0~65535。其中, 0~ 1023之间的端口号用于些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败

1.6 协议

• 协议：计算机网络中,连接和通信的规则被称为网络通信协议

UDP协议

• 用户数据报协议(User Datagram Protocol)
• UDP是无连接通信协议, 即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外-台计算机发送数据时,发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。
• 由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频视频和普通数据的传输
• 例如视频会议通常采用UDP协议, 因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生大影响。但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性,因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议

TCP协议

• 传输控制协议 (Transmission Control Protocol)

• TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前,在发送端和接收端建立逻辑连接,然后再传输数据,它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”

• 三次握手：TCP协议中,在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠

  • 第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认
  • 第二次握手,服务器端向客户端回送一个响应， 通知客户端收到了连接请求
  • 第三次握手,客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接
    

• 完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性,TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛。例如上传文件、下载文件、 浏览网页等

2 UDP通信程序

2.1 UDP通信原理

• UDP协议是一种不可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象, 但是这两个Socket只是发送，接收数据的对象因此对于基于UDP协议的通信双方而言,没有所谓的客户端和服务器的概念

• Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket

2.2 UDP发送数据

• 发送数据的步骤
  1、创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)：DatagramSocket()
  2、创建数据， 并把数据打包：DatogramPacket (byte[] buf, int Length, InetAddress address, int port)
  3、调用DatagramSocket对象的方法发送数据：void send(DatagramPacket p)
  4、关闭发送端：void close()
• 范例

package test;

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

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        //2、创建数据， 并把数据打包
        //DatogramPacket (byte[] buf, int Length, InetAddress address, int port)
        // 构造一个数据包，发送长度为length的数据 包到指定主机上的指定端口号。
        byte[] bys = "hello,java".getBytes();
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10086);

        //3、调用DatagramSocket对象的方法发送数据
        //void send(DatagramPacket p)
        ds.send(dp);

        //4、关闭发送端
        ds.close();
    }
}

2.3 UDP接收数据

• 接收数据的步骤
  1、创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)：DatagramSocket(int port)
  2、创建一个数据包， 用于接收数据：DatagramPacket(byte[] buf, int length)
  3、调用DatagramSocket对象的方法接收数据：void receive(DatagramPacketp)
  4、解析数据包， 并把数据在控制台显示：byte[] getData()、int getLength()
  5、关闭接收端：void close()

package test;

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

public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)：DatagramSocket(int port)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);

        //2、创建一个数据包， 用于接收数据
        //DatagramPacket(byte[] buf, int length)：构造一个DatagramPacket用来接收长度为length的数据包
        byte[] bys = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);

        //3、调用DatagramSocket对象的方法接收数据：void receive(DatagramPacketp)
        ds.receive(dp);

        //4、解析数据包， 并把数据在控制台显示：
        // byte[] getData():返回数据缓冲区 int getLength()
        byte[] datas = dp.getData();
        //int getlength():返回要发送的数据长度或接收的数据长度
        int len = dp.getlength();
        String dataString = new String(datas,0,len);
        System.out.println("数据是："+dataString);

        //5、关闭接收端：void close()
        ds.close();
    }
}

2.4 范例

按照下面的要求实现程序

• UDP发送数据：数据来自于键盘输入，直到输入的数据是886，发送数据结束。
• UDP数据接收：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收。

发送端

package test;

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

public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)：DatagramSocket()
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        //键盘录入数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String line;

        while ((line = br.readLine()) != null) {
            if ("886".equals(line)) {
                break;
            } else {
                //创建数据并把数据打包
                byte[] bys = line.getBytes();
                DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 1001);

                //3、调用DatagramSocket对象的方法发送数据：void send(DatagramPacket p)
                ds.send(dp);
            }
        }

        ds.close();
    }
}

接收端

package test;

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

public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)：DatagramSocket(int port)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(1001);

        while(true) {
            //创建一个数据包接收数据
            byte[] bys = new byte[1024];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);

            //调用DatagramSocket对象的方法接收数据：void receive(DatagramPacketp)

            ds.receive(dp);


            //解析数据包， 并把数据在控制台显示：byte[] getData()、int getLength()
            System.out.println("数据是：" + new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()));
        }

        //关闭
//        ds.close();
    }
}

3 TCP通信程序

3.1 TCP通信原理

• TCP通信协议是一种可靠的网络协议， 它在通信的两端名建立一个Socke对象， 从而在通信的两端形成网络虚拟链路
• 一旦建立了 虚拟的网络链路，两端的程序就可以通过虚拟链路进行通信
• Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装,使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过Socket产生l0流来进行网络通信
• Java为客户端提供了Socket类,为服务器端提供了ServerSocket类

3.2 TCP发送数据

• 发送数据的步骤
  1、创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
  2、获取输出流，写数据：OutputStream对象的getOutputStream()方法
  3、释放资源：void close()
• 范例：

package test;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);

        //2、获取输出流，写数据：OutputStream对象的getOutputStream()方法
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("hello,java".getBytes());

        //3、释放资源：void close()
        s.close();
    }
}

3.3 TCP接收数据

• 接收数据的步骤
  1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
  2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
  3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
  4、释放资源：void close()
• 范例

package test;

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

public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);

        //2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
        Socket s = ss.accept();

        //3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1014];
        int len = is.read(bys);
        String data = new String(bys,0,len);
        System.out.println(data);

        //4、释放资源：void close()
        s.close();
        ss.close();
    }
}

3.4 案例

3.4.1 练习一：服务器给出反馈

• 客户端：发送数据。接收服务器反馈。
• 服务端：接收数据，给出反馈。

客户端

package test;

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

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);

        //2、获取输出流，写数据：OutputStream对象的getOutputStream()方法
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("hello,java".getBytes());

        //接收服务器反馈
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = is.read(bys);
        String data = new String(bys,0,len);
        System.out.println("客户端:"+data);

        //3、释放资源：void close()
        s.close();
        
        //客户端:数据已经收到
    }
}

服务器

package test;

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

public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);

        //2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
        Socket s = ss.accept();

        //3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1014];
        int len = is.read(bys);
        String data = new String(bys,0,len);
        System.out.println("服务器："+data);

        //给出反馈
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("数据已经收到".getBytes());

        //4、释放资源：void close()
        s.close();
        ss.close();

        //服务器：hello,java
    }
}

3.4.2 练习二：客户端数据来源于键盘录入

• 客户端：数据来自于键盘输入，直到输入数据是886，发送数据结束。
• 服务器：接收好的数据在控制台输出

客户端

package test;

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

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);

        //数据来源于键盘录入，直到886停止
        System.out.println("请输入数据");
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        //封装输出流对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        String line;
        while((line= br.readLine())!=null) {
            if("886".equals(line)) {
                break;
            }

            //获取输出流对象
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

        //释放资源
        s.close();

//        hello
//        886
    }
}

服务器

package test;

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

public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);

        //2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
        Socket s = ss.accept();

        //3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
//        InputStream is = s.getInputStream();
//        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
//        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
        BufferedReader br  = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        String line;
        while((line=br.readLine())!=null) {
            System.out.println(line);
        }


        //4、释放资源：void close()
        s.close();
        //hello
    }
}

3.4.3 练习三：服务器数据写入文本文件

• 客户端：数据来自于键盘输入，直到输入的数据是886，发送数据结束。
• 服务端：接收到的数据写入文件。

服务器

package test;

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

public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);

        //2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
        Socket s = ss.accept();

        //3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
        BufferedReader br  = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //把数据写入文本文件
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test\\java.txt"));

        String line;
        while((line=br.readLine())!=null) {
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }


        //4、释放资源：void close()
        bw.close();
        ss.close();
        //文件中数据：hello
    }
}

3.4.4 练习四：客户端数据来源于文本文件

• 客户端：数据来自于文本文件。
• 服务端：接收到的数据写入文本文件。

客户端

package test;

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

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);

        //封装文本文件数据
        BufferedReader br  =new BufferedReader(new FileReader("E:\\test\\fos.txt"));
        //封装输出流对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        String line;
        while((line= br.readLine())!=null) {
            //获取输出流对象
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

        //释放资源
        br.close();
        s.close();
    }
}

3.4.5 练习五：上传文件服务器给出反馈

• 客户端：数据来源文本文件，接收服务器反馈
• 服务端：接收到的数据写入文本文件，给出反馈
• 出现问题：程序一直等待
• 愿因：该数据的方法是阻塞式的
• 解决办法：自定义结束标记；使用shutdownOutPut()方法（推荐）

客户端

package test;

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

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);

        //封装文本文件数据
        BufferedReader br  =new BufferedReader(new FileReader("E:\\test\\fos.txt"));
        //封装输出流对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        String line;
        while((line= br.readLine())!=null) {
            //获取输出流对象
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

//        //自定义结束标记
//        bw.write("886");
//        bw.newLine();
//        bw.flush();
        s.shutdownOutput();//Socket类中方法：表示输出结束

        //接收反馈
        BufferedReader brClient = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        String data = brClient.readLine(); //等待读取数据
        System.out.println("服务器的反馈:"+data); //服务器的反馈:文件上传成功

        //释放资源
        br.close();
        s.close();
    }
}

服务端

package test;

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

public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);

        //2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
        Socket s = ss.accept();

        //3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
        BufferedReader br  = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //把数据写入文本文件
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test\\java.txt"));

        String line;
        while((line=br.readLine())!=null) { //等待读取数据
//            if("886".equals(line)) {
//                break;
//            }
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }

        //给出反馈
        BufferedWriter bwServer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        bwServer.write("文件上传成功");
        bwServer.newLine();
        bwServer.flush();

        //4、释放资源：void close()
        bw.close();
        ss.close();
    }
}

3.4.6 练习六：多线程实现文件上传

• 客户端：数据来自于文本文件，接收服务器反馈
• 服务器：接收到的数据写入文本文件，给出反馈，代码用线程进行封装，为每一个客户端开启一个线程

服务端

package test;

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

public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);

        while(true) {
            //监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
            Socket s = ss.accept();
            //为每一个客户端开启一个线程
            new Thread(new ServerThread(s)).start();
        }
    }
}

服务端多线程

package test;

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

public class ServerThread implements Runnable {
    private Socket s;
    public ServerThread(Socket s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            //接收数据写入文本文件
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
//            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test\\java.txt"));
            //解决名称冲突问题，上传到不同文件中
            int count = 0;
            File file = new File("E:\\test\\["+count+"]java.txt");
            while(file.exists()) {
                count++;
                file = new File("E:\\test\\["+count+"]java.txt");
            }
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file));
            
            String line;
            while ((line=br.readLine()) != null) {
                bw.write(line);
                bw.newLine();
                bw.flush();
            }

            //给出反馈
            BufferedWriter bwSever  =new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
            bwSever.write("文件上传成功");
            bwSever.newLine();
            bwSever.flush();

            //释放资源
            s.close();

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