黑馬程式設計師-JAVA高階（網路程式設計）PART1

阿新 • • 發佈：2019-01-20

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這部分的主要知識點：

1.網路程式設計概述；

2.UDP傳輸；

3.TCP傳輸。

一、網路程式設計概述

1.網路參考模型

OSI參考模型：包括應用層、表示層、會話層、傳輸層、網路層、資料鏈路層、物理層七層。

TCP/IP參考模型：包括應用層（對應OSI模型的應用層、表示層和會話層）、傳輸層（對應OSI模型的傳輸層）、網際層（對應OSI模型的網路層）、主機至網路層（對應OSI模型的資料鏈路層和物理層）四層。

2.網路通訊要素

（1）IP地址

IP地址是網路中裝置的標識。本地迴環地址為127.0.0.1，主機名為localhost。192.168.1.0表示網路段，192.168.1.255表示這個網路段上的廣播地址。

表示IP地址的類是InetAddress。

import java.net.*;

class IPDemo 
{
	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException
	{
		InetAddress i = InetAddress.getLocalHost();//獲得本地主機

		System.out.println(i);
		System.out.println(i.getHostName());//獲取IP地址的主機名
		System.out.println(i.getHostAddress());//獲取IP地址的字串表現形式

		//在給定主機名的情況下確定主機的IP地址
		InetAddress ia = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
		System.out.println(ia.getHostName());
		System.out.println(ia.getHostAddress());

		//在給定主機名的情況下，獲取其IP地址組成的陣列
		InetAddress[] ias = InetAddress.getAllByName("www.taobao.com");
		for(InetAddress add:ias)
			System.out.println(add.getHostAddress());
	}
}

（2）埠號

埠用於標識程序的邏輯地址。有效埠號是0~65535，其實0~1024為系統使用或保留埠。

（3）傳輸協議

傳輸協議表示通訊的規則，常用的協議有UDP和TCP。

3.TCP和UDP

（1）UDP

將資料封裝在資料報中；每個資料報的大小限制在64k內；面向無連線，不可靠；傳輸速度快。

（2）TCP

建立連線，形成傳輸資料的通道；傳輸資料量大；連線要“三次握手”，可靠；效率稍低，速度慢。

4.socket（套接字）

socket是為網路服務提供的一種機制，網路通訊的兩端都有socket，網路通訊其實就是socket之間的通訊，資料在兩個socket之間通過IO傳輸。

二、UDP傳輸

兩個物件，DatagramPacket表示資料報包，DatagramSocket表示用來發送和接收資料報包的套接字。

傳輸過程：使用DatagramSocket建立傳送端和接收端；使用DatagramPacket建立資料包；呼叫DatagramSocket的傳送接收方法；關閉DatagramSocket物件。

1.UDP傳送資料演示

需求：通過UDP傳輸方式，將一段文字資料傳送出去，並在接收端處理資料。

需要建立一個傳送端和一個接收端。

import java.net.*;

/*
UDP傳送端建立思路：
1.建立UDPSocket服務；
2.將資料封裝到資料包中；
3.通過socket服務的傳送功能，將資料包傳送出去；
4.關閉資源。
*/
class UdpSend 
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		//通過DatagramSocket物件建立socket服務
		DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
	
		//獲取資料，並通過DatagramPacket物件將資料封裝成資料包
		byte[] buf = "udp ge men lai le".getBytes();
		DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("192.168.31.1"),10000);

		//通過DatagramSocket物件的send方法，將封裝好的資料包傳送出去
		ds.send(dp);

		//關閉資源
		ds.close();
	}
}

/*
UDP接收端建立思路：
1.建立socket服務，監聽一個埠；
2.建立一個數據包，用來儲存接收到的資料；
3.將接收到的資料存入建立好的資料包中；
4.處理資料；
5.關閉資源。
*/
class UdpReceive
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		//通過DatagramSocket物件建立socket服務，監聽10000埠
		DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10000);

		//通過DatagramPacket物件建立資料包
		byte[] buf = new byte[1024];
		DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);
	
		//通過DatagramSocket物件的receive方法接收資料，並存入建立好的資料包中
		ds.receive(dp);

		//通過DatagramPacket物件處理獲取到的資料
		String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
		int port = dp.getPort();
		String data = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());

		System.out.println(ip+":"+port+"-->"+data);
		
		//關閉資源
		ds.close();
		}
}

必須先執行接收端程式UdpReceive，再執行傳送端程式UdpSend，才能收到資料。

2.通過UDP將鍵盤錄入的資料傳送出去

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

class UdpSend2 
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

		//讀取鍵盤錄入，加入緩衝
		BufferedReader bufr = new BufferedReader(
			new InputStreamReader(System.in));
		String line = null;
		while((line=bufr.readLine())!=null)
		{
			//如果輸入的是"over"，則停止輸入
			if("over".equals(line))
				break;

			//通過DatagramPacket建立資料包，併發送出去
			byte[] buf = line.getBytes();
			DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("192.168.31.1"),10000);
			ds.send(dp);
		}

		bufr.close();
		ds.close();
	}
}

class UdpRec2
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10000);

		while(true)//不停的接收
		{
			byte[] buf = new byte[1024];
			DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);
			ds.receive(dp);//阻塞式方法

			String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
			int port = dp.getPort();
			String data = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());

			System.out.println(ip+":"+port+"-->"+data);
		}
	}
}

3.UDP聊天

需求：編寫一個聊天程式。

分析：需要有發資料的部分和收資料的部分，這兩部分需要同時進行，所以需要用到多執行緒，一個執行緒控制發資料，另一個控制收資料。

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

class Send implements Runnable
{
	private DatagramSocket ds;
	Send(DatagramSocket ds)
	{
		this.ds = ds;
	}

	public void run()
	{
		BufferedReader bufr = null;
		try
		{
			bufr = new BufferedReader(
				new InputStreamReader(System.in));
			String line = null;
			while((line=bufr.readLine())!=null)
			{
				byte[] buf = line.getBytes();
				DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("192.168.31.1"),10001);
				this.ds.send(dp);
				if("bb".equals(line))
					break;
			}
		}
		catch (Exception e)
		{
			throw new RuntimeException("傳送資訊異常");
		}
		finally
		{
			if(bufr!=null)
				try
				{
					bufr.close();
				}
				catch (IOException e)
				{
					throw new RuntimeException("讀取流關閉異常");
				}
			this.ds.close();
		}
	}
}

class Rec implements Runnable
{
	private DatagramSocket ds;
	Rec(DatagramSocket ds)
	{
		this.ds = ds;
	}

	public void run()
	{
		try
		{
			while(true)
			{
				byte[] buf = new byte[1024];
				DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);
				this.ds.receive(dp);

				String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
				int pt = dp.getPort();
				String data = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());

				if("bb".equals(data))
					break;

				System.out.println(ip+"("+pt+")"+":::"+data);
			}
		}
		catch(IOException e)
		{
			e.printStackTrace();
			throw new RuntimeException("接收資訊異常");
		}
		finally
		{
			this.ds.close();
		}

	}
}

class ChatDemo 
{
	public static void main(String[] args) throws SocketException
	{
		DatagramSocket sendSocket = new DatagramSocket();
		DatagramSocket recSocket = new DatagramSocket(10001);

		new Thread(new Send(sendSocket)).start();
		new Thread(new Rec(recSocket)).start();
	}
}

三、TCP傳輸

兩個物件，Socket物件表示客戶端套接字，ServerSocket物件表示伺服器套接字。

傳輸過程：通過Socket物件建立客戶端，ServerSocket物件建立服務端；建立連線受，通過Socket中的IO流進行資料傳輸；關閉Socket。

1.TCP傳輸資料演示

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

class TcpClient 
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		//建立socket服務，並指定要連線的主機和埠
		Socket s = new Socket("192.168.31.1",10003);
		
		//從socket中獲取位元組輸出流
		OutputStream out = s.getOutputStream();

		//將資料寫出去
		out.write("tcp傳送資料".getBytes());

		//關閉資源
		s.close();
	}
}

class TcpServer
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		//建立服務端的socket服務，監聽一個埠
		ServerSocket ss = new ServerSocket(10003);
		
		//獲取連線過來的客戶端物件，阻塞式方法
		Socket s = ss.accept();

		//通過獲取的客戶端物件，獲取資料
		String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
		System.out.println(ip+" connected...");

		byte[] buf = new byte[1024];
		InputStream in = s.getInputStream();
		int len = in.read(buf);
		System.out.println(new String(buf,0,len));

		//關閉資源
		s.close();
		ss.close();//可選
	}
}

同樣是需要先執行服務端程式。

2.服務端反饋資訊到客戶端

需求：客戶端給服務端傳送資料，服務端收到後，給客戶端反饋資訊。

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

class TcpClient2 
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		//建立客戶端socket服務，指定連線的主機和埠
		Socket s = new Socket("192.168.31.1",10004);

		//獲取socket的輸出流，向服務端傳送資料
		OutputStream out = s.getOutputStream();
		out.write("服務端你好！".getBytes());

		//獲取socket的輸入流，讀取服務端的反饋資料
		InputStream in = s.getInputStream();
		byte[] buf = new byte[1024];
		int len = in.read(buf);
		System.out.println(new String(buf,0,len));

		//關閉資源
		s.close();
	}
}

class TcpServer2
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		//建立服務端socket服務，監聽埠
		ServerSocket ss = new ServerSocket(10004);
	
		//獲取連結過來的客戶端物件
		Socket s = ss.accept();
		String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
		System.out.println(ip+" connected...");
		
		//獲取socket的輸入流，讀取傳送過來的資料
		InputStream in = s.getInputStream();
		byte[] buf = new byte[1024];
		int len = in.read(buf);
		System.out.println(new String(buf,0,len));

		//獲取socket的輸出流，向客戶端反饋資料
		OutputStream out = s.getOutputStream();
		out.write("客戶端哥們你好，我收到了！".getBytes());

		s.close();
		ss.close();
	}
}

3.TCP練習

需求：建立一個文字轉換伺服器。客戶端給服務端傳送文字，服務端將文字轉換成大寫再發送回客戶端。可以不斷地進行轉換，直到客戶端輸入"over"，轉換結束。

因為操作的是文字資料，所以考慮使用字元流，並加入緩衝。

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

class TransTextClient 
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		Socket s = new Socket("192.168.31.1",10005);

		BufferedReader bufr = new BufferedReader(
			new InputStreamReader(System.in));

		//BufferedWriter bufOut = new BufferedWriter(
		//	new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
		PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);

		BufferedReader bufIn = new BufferedReader(
			new InputStreamReader(s.getInputStream()));
		String line = null;
		while((line=bufr.readLine())!=null)//讀取一行資料
		{
			if("over".equals(line))
				break;

			//out.write(line.getBytes());
			//bufOut.write(line);
			//bufOut.newLine();
			//bufOut.flush();
			pw.println(line);//將一行資料傳送到服務端

			//從服務端獲取返回的資料
			String str = bufIn.readLine();
			System.out.println("server:"+str);
		}
		
		s.close();
		bufr.close();

	}
}

class TransTextServer
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		ServerSocket ss = new ServerSocket(10005);

		while(true)//服務端不關閉
		{
			Socket s = ss.accept();
			String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
			System.out.println(ip+" connected...");

			BufferedReader bufIn = new BufferedReader(
				new InputStreamReader(s.getInputStream()));

			//BufferedWriter bufOut = new BufferedWriter(
			//	new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
			PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
			
			//讀取客戶端傳送過來的資料
			String line = null;
			while((line=bufIn.readLine())!=null)
			{
				System.out.println(line);
				//out.write(data.toUpperCase().getBytes());
				//bufOut.write(line.toUpperCase());
				//bufOut.newLine();
				//bufOut.flush();
				pw.println(line.toUpperCase());//將資料轉成大寫，併發回客戶端
			}
			s.close();
			System.out.println(ip+" disconnected...");
		}

	}
}

以上程式碼可能出現客戶端和服務端都在等待的問題，這是因為客戶端和服務端都有阻塞式的讀取方法，在沒有讀到結束標記的時候就都一直等待。

4.TCP複製檔案

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

class UploadTextClient 
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		Socket s = new Socket("192.168.31.1",10007);

		//System.out.println("nimei");

		BufferedReader bufr = new BufferedReader(
			new FileReader("client.txt"));

		PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);

		String line = null;
		while((line=bufr.readLine())!=null)
		{
			pw.println(line);
		}
		/*
		  關閉客戶端的輸出流，相當於在流中加入一個結束標記-1
		  否則服務端的讀取流讀不到結束標記而一直處於等待,
		  客戶端讀不到服務端的返回資料也一直處於等待。
		*/
		s.shutdownOutput();

		BufferedReader bufIn = new BufferedReader(
			new InputStreamReader(s.getInputStream()));
		System.out.println(bufIn.readLine());
	
		bufr.close();
		s.close();
	}
}

class UploadTextServer 
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		ServerSocket ss = new ServerSocket(10007);

		Socket s = ss.accept();
		String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
		System.out.println(ip+" connected...");

		BufferedReader bufIn = new BufferedReader(
			new InputStreamReader(s.getInputStream()));
		PrintWriter pw = new PrintWriter(new FileWriter("server.txt"),true);
		
		String line = null;
		while((line=bufIn.readLine())!=null)
		{
			pw.println(line);
		}

		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		out.println("上傳成功");

		pw.close();
		s.close();
		ss.close();
	}
}

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