網路程式設計

TCP，UDP

1.1 概述

計算機網路：

將地理位置不同給的具有獨立功能的多臺計算機及其外部裝置，通過通訊路線連線起來，在網路作業系統，網路管理軟體機器網路通訊協議的管理和協調下，實現資源共享和資訊傳遞的計算機系統

網路程式設計的目的：

資料交換，通訊

如何實現：

如何準確的定位網路上的一臺主機：IP地址，埠，定位到計算機上的某個資源
如何傳輸資料

javaweb：網頁程式設計 B/S

網路程式設計：TCP/IP 客戶端：C/S架構

1.2 網路通訊的要素

實現網路通訊：

通訊雙方的地址
- IP地址
- 埠號
規則：網路通訊的協議
- TCP/IP參考模型（傳輸層
  
  ）

1.3 IP

IP地址：InetAddress

唯一定位一臺網路上的計算機
本機(localhost)：127.0.0.1
IP地址的分類：
- IPV4/IPV6
  - IPV4: 127.0.0.1,4個位元組組成，每個位元組0~255，42億個，十進位制，2011年已經用盡
  - IPV6: fe80::fcaa:dcca:502b:b78d%11, 128位，8個無符號整數，十六進位制
- 公網（網際網路）-私網（區域網）
  - 區域網：192.168.xx.xx，組織內部使用
  - ABCD類地址
域名：記憶IP問題
- IP：www.abc.com

//查詢本機地址
InetAddress address1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
InetAddress address2 = InetAddress.getByName("localhost");
InetAddress address3 = InetAddress.getLocalHost();
System.out.println(address1);
System.out.println(address2);
System.out.println(address3);

//查詢網站IP地址
InetAddress address4 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
System.out.println(address4);

//常用方法
System.out.println(address4.getAddress());//不常用
System.out.println(address4.getCanonicalHostName());//規範IP地址
System.out.println(address4.getHostAddress());//IP
System.out.println(address4.getHostName());//域名或電腦名稱

1.4 埠

埠表示計算機上的一個程式的程序：

不同的程序有不同的埠號，用於區分軟體
埠範圍：0~65535
TCP和UDP各有65535個埠，單個協議下埠號不能衝突，不同協議可以相同
埠分類：
- 公有埠：0~1023
  - http：80
  - https: 443
  - ftp: 21
  - Telent : 23（遠端監聽）
- 程式註冊埠：2014~49151，分配給使用者或程式的埠
  - Tomcat: 8080
  - MySQL: 3306
  - Oracle: 1521
- 動態/私有埠：49152~66535
檢視埠的命令：

netstat -ano #檢視所有埠
netstat -ano|findstr "xxxx" #檢視指定埠
tasklist|findstr "xxxx" #檢視指定程序ID（PID）的程序

Ctrl + Shift + Esc: 開啟工作管理員

InetSocketAddress：埠操作

InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080);
InetSocketAddress inetSocketAddress2 = new InetSocketAddress("localhost", 8080);
System.out.println(inetSocketAddress);
System.out.println(inetSocketAddress2);

System.out.println(inetSocketAddress.getAddress());
System.out.println(inetSocketAddress.getHostName());//hosts地址
System.out.println(inetSocketAddress.getPort());//埠

1.5 通訊協議

協議：約定

網路通訊協議：速率，傳輸位元速率，程式碼結構，傳輸控制……

簡化 -> 分層 ->TCP/IP協議簇（一組協議）：

重要協議
- TCP: 使用者傳輸協議
- UDP: 使用者資料報協議
出名協議：
- TCP: 使用者傳輸協議
- IP: 網路互連協議

TCP和UDP對比

TCP：打電話
- 需要連線，穩定
- 三次握手，四次揮手：3次連線（ABA），4次斷開（ABBA），確保連線穩定
- 客戶端、服務端
- 傳輸完成釋放連線，效率低
UDP：發簡訊
- 不連線，不穩定
- 客戶端、服務端：沒用明確的界限
- 不管有沒有準備都可以傳送

1.6 TCP

模擬客戶端和服務端連線：使用時先啟動服務端再啟動客戶端

客戶端
1. 連線伺服器Socket
2. 傳送訊息
服務端：
1. 建立伺服器埠ServerSocket
2. 等待使用者的連線accept
3. 接受使用者的訊息

通訊實現

客戶端程式碼（使用方法丟擲異常，省去關閉時的if）

public class TcpClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //1. 獲得伺服器地址，埠號
        InetAddress serverIp = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        int port = 9999;
        //2. 建立一個socket連線
        Socket socket = new Socket(serverIp, port);
        //3. 傳送訊息 IO流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("hello".getBytes());

        socket.close();
        os.close();
    }
}

服務端核心程式碼：在服務端巢狀while方法，可以實現迴圈監聽

//1. 建立地址，埠號
serverSocket = new ServerSocket(9999);
//2. 等待連線
//這裡的socket與客戶端中的是同一個物件
socket = serverSocket.accept();
//3. 讀取客戶端的訊息
is = socket.getInputStream();
//管道流
baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = is.read(buffer)) != -1){
    baos.write(buffer, 0,len);
}
System.out.println(baos.toString());

服務端完整程式碼：使用try...catch丟擲異常，便於處理。關閉需要從最後啟動的順序開始

//服務端
public class TcpServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //1. 建立地址，埠號
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            //2. 等待連線
            //這裡的socket與客戶端中的是同一個物件
            socket = serverSocket.accept();
            //3. 讀取客戶端的訊息
            is = socket.getInputStream();
            //管道流
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = is.read(buffer)) != -1){
                baos.write(buffer, 0,len);
            }
            System.out.println(baos.toString());

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //按順序關閉資源
            if (baos != null){
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }if (is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (serverSocket != null){
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }
    }
}

檔案上傳

伺服器端

public class TcpServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 建立服務
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        //2. 監聽客戶端的連線
        //阻塞式監聽，一直監聽直到或許到想要的資訊，再繼續執行後面的程式碼
        Socket socket = serverSocket.accept();
        //3. 獲取輸入流
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4. 檔案輸出
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("F:\\receive.jpg"));
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = is.read(buffer)) != -1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }

        //通知客戶端接收完畢
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("received, over".getBytes());

        //5. 關閉資源
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客戶端

public class TcpClientDDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 建立一個Socket連線
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9999);
        //2. 建立一個輸出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();

        //3. 檔案流
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("F:\\wall.jpg"));
        //4. 寫出檔案
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = fis.read(buffer)) != -1){
            os.write(buffer,0,len);
        }

        //通知伺服器傳送完成
        socket.shutdownOutput();

        //確定伺服器接收完畢，才能斷開連線
        InputStream is = socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] buffer2 = new byte[1024];
        int len2;
        while ((len2 = is.read(buffer2)) != -1){
            baos.write(buffer2,0,len2);
        }
        System.out.println(baos.toString());

        //5. 關閉資源
        baos.close();
        is.close();
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

Tomcat

B/S

伺服器
- 自定義S
- Tomcat伺服器 S: 8080
客戶端
- 自定義 C
- 瀏覽器 B

1.7 UDP

發短息：不用連線，但需要對方的地址

傳送端也可以作為接收端

傳送端

//不需要連線伺服器
public class UdpClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 建立socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        //2. 建包
        String msg = "hello";
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        int port = 9000;
        //資料，資料的起始長度，傳送給誰
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, localHost, port);

        //3. 傳送包
        socket.send(packet);

        //4. 關閉
        socket.close();
    }
}

接收端

//需要等待客戶端的連線
public class UdpServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //開放埠
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9000);
        //接收資料包
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);

        socket.receive(packet);

        System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));

        //關閉
        socket.close();
    }
}

通訊

單向多次傳送和多次接收

傳送端

public class UdpSenderDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);

        //讀取控制檯資料System.in（比scanner效率更高）
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        while (true){
            String data = reader.readLine();
            byte[] datas = data.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas,0,datas.length,new InetSocketAddress("localhost",6666));

            socket.send(packet);
            //關閉條件
            if ("over".equals(data)){
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}

接收端

public class UdpReceiveDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);

        while (true){
            //準備接收package
            byte[] container = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container,0,container.length);
            socket.receive(packet);//阻塞式接收package

            //斷開連線
            byte[] data = packet.getData();
            String s = new String(data, 0,packet.getLength());//讀取長度設為資料包的長度，或用trim()去除空格
            System.out.println(s);

            //關閉條件，在前面的s確保接收與傳送內容相同
            if ("over".equals(s)){
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}

雙向通訊

實現雙向通訊

傳送類

public class TestSend implements Runnable{
    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader reader = null;

    private int fromPort;
    private int toPort;
    private String toIP;

    public TestSend(int fromPort, int toPort, String toIP) {
        this.fromPort = fromPort;
        this.toPort = toPort;
        this.toIP = toIP;

        try {
            socket = new DatagramSocket(fromPort);
            //讀取控制檯資料System.in（比scanner效率更高）
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                String data = reader.readLine();
                byte[] datas = data.getBytes();
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas,0,datas.length,new InetSocketAddress(this.toIP,this.toPort));

                socket.send(packet);
                if ("over".equals(data)){
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}

接收類

public class TestReceive implements Runnable{
    DatagramSocket socket = null;
    private int port;

    public TestReceive(int port) {
        this.port = port;

        try {
            socket = new DatagramSocket(port);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {

        while (true){
            try {
                //準備接收package
                byte[] container = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container,0,container.length);
                socket.receive(packet);//阻塞式接收package

                //斷開連線
                byte[] data = packet.getData();
                String s = new String(data, 0,packet.getLength());//讀取長度設為資料包的長度，或用trim()去除空格
                System.out.println(this.port + ":" +s);

                if ("over".equals(s)){
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}

測試類

public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        //開啟兩個執行緒
        new Thread(new TestSend(6666,7777,"localhost")).start();
        new Thread(new TestReceive(9999)).start();
    }
}

public class TestTeacher {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new TestSend(8888,9999,"localhost")).start();
        new Thread(new TestReceive(7777)).start();
    }
}

1.8 URL

URL（統一資源定位符）：用於定位資源，協議://IP地址: 埠/專案名/資源

DNS解析：把域名解析為IP

URL方法

public class URLDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws MalformedURLException {
        URL url = new URL("http://localhost:8080/hello/index.jsp?username=chachan53&password=123");
        System.out.println(url.getProtocol());//協議
        System.out.println(url.getHost());//主機IP
        System.out.println(url.getPort());//埠
        System.out.println(url.getPath());//檔名
        System.out.println(url.getFile());//檔案全路徑
        System.out.println(url.getQuery());//引數
    }
}

URL下載檔案

使用Tomcat在本地配置的url進行下載測試（實際使用時可以替換其他檔案的url，修改下載檔案的尾綴）

public class UrlDownload {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 下載地址
        URL url = new URL("http://localhost:8080/test/test.txt");

        //2. 連線到資源，HTTP
        HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();

        //3. 下載
        InputStream is = urlConnection.getInputStream();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test.txt");

        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        //寫資料
        while ((len = is.read(buffer)) != -1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }
        fos.close();
        is.close();
        urlConnection.disconnect();
    }
}

Java網路程式設計：通訊概述，TCP, UDP, URL

網路程式設計

1.1 概述

1.2 網路通訊的要素

1.3 IP

1.4 埠

1.5 通訊協議

TCP和UDP對比

1.6 TCP

通訊實現

檔案上傳

Tomcat

1.7 UDP

通訊

單向多次傳送和多次接收

雙向通訊

1.8 URL

URL方法

URL下載檔案

Java網路程式設計：通訊概述，TCP, UDP, URL

Java網路程式設計：使用DatagramSocket實現簡單聊天功能

快速上手Java網路程式設計（一）基礎介紹、URL類和InetAddress類

網路程式設計：套接字基於UDP的應用

Java網路程式設計TCP通訊

Java網路程式設計02：IP地址、埠和通訊協議

Java網路程式設計03：TCP連線

Java面向物件程式設計：抽象類，介面用法例項分析

網路通訊概述&TCP協議

Java 網路程式設計之 TCP 實現簡單的聊天系統

Java網路程式設計UDP通訊

網路程式設計：套接字基於TCP的應用

網路程式設計：fork多程序網路通訊應用例項--聊天室（群聊）

網路程式設計：程序建立--標準庫multiprocessing模組（三--Pipe管道通訊）

網路程式設計：非同步程序間通訊---標準庫signal模組

Java 網路程式設計——Socket UDP通訊

java 網路程式設計中 TCP 實現聊天

java 網路程式設計中 TCP 實現檔案上傳

java 網路程式設計中 TCP 實現檔案上傳優化

[Java 網路程式設計 03] TCP/UDP 基於socket的實現 2021.11.11

Java網路程式設計：通訊概述，TCP, UDP, URL

網路程式設計

1.1 概述

1.2 網路通訊的要素

1.3 IP

1.4 埠

1.5 通訊協議

TCP和UDP對比

1.6 TCP

通訊實現

檔案上傳

Tomcat

1.7 UDP

通訊

單向多次傳送和多次接收

雙向通訊

1.8 URL

URL方法

URL下載檔案

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