Java网络编程基础

Java网络编程基于TCP/UDP协议的基础之上，TCP/IP协议是一个协议簇。里面包括很多协议的，UDP只是其中的一个， 之所以命名为TCP/IP协议，因为TCP、IP协议是两个很重要的协议，就用他两命名了。那么首先我们先介绍一下TCP和UDP的特点：

1.TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是面向连接的，也就是说在以TCP协议发送数据的之前需要两台主机建立连接，一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，也俗称“三次握手”，其中的过程非常复杂，下面将以简单的形式介绍一下三次握手的过程：

有两台主机，主机A与主机B。

1）主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；

2）主机B向主机A发送同意连接和要求同步 （同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包 ：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；

3）主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”， 这是第三次对话。

三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步， 经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

TCP建立连接需要三次握手，而断开连接需要四次，即四次挥手：

1）主机A向主机B发送请求断开连接，这是第一次对话；

2）主机B收到主机A的断开连接请求，返回确认，这是第二次对话；

3）主机B在接收完所有数据之后，向主机A发送确认断开连接，这是第三次对话；

4）主机A回复确认断开，这是第四次对话；

这四次对话完成之后，主机A和主机B才正式断开连接。

2.UDP（User Data Protocol，用户数据报协议)，与TCP相反，UDP是不面向连接的协议，所以也是不可靠传输，只能尽力传输数据而保证数据传输的可靠性，常用于视频会议或者消息发送等服务。

了解了基本的概念特点之后，我们将使用Java编程的方式来实现基于这两种协议的数据传输过程：

UDP

传输数据与我们生活中寄快递很相似，在寄快递的时候，我们首先要用一个盒子将物品打包起来，再通过物流公司寄送出去，那么传输数据也是类似的：

首先client,DatagramSocket对象就类似与快递公司，负责最后的物品寄送，DatagramPacket对象就类似于打包过程，将所需要的数据进行打包。

 1 public class SendMessageDemo { 2     public static void main(String[] args) throws IOException { 3         //采用UDP协议发送数据 4         //1.创建DatagramSocket对象(快递公司，负责发送数据) 5         //空参 随机绑定一个端口号进行使用 有参则指定端口号进行绑定 6         DatagramSocket ds = new DatagramSocket(); 7         InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1"); 8         int port = 10087; 9         //2.打包数据，用字节数组的形式发送10         String str = "Hello world!";11         byte[] bytes = str.getBytes();12         DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);13         //3.发送数据14         ds.send(dp);15         //4.释放资源16         ds.close();17 18     }19 }

对于Server端，接收到client发送的数据之后，需要对这些字节进行解析，才能够知道发送的是什么内容:

 1 public class ReceiveMessageDemo { 2     public static void main(String[] args) throws IOException { 3         //先运行接收进程，再运行发送进程 4         //创建快递公司用来接收数据包,必须绑定跟发送端发送的端口一致 5         DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10087); 6  7         //2.接收数据包 8         byte[] bytes = new byte[1024]; 9         //使用空的数据包存储数据10         DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);11         //该方法是阻塞的，会一直等待发送方发送消息12         ds.receive(dp);13 14         //3.解析数据包15         byte[] data = dp.getData();//获取接收到的数据16         int length = dp.getLength();//获取接收到的数据的长度17         String str = new String(data,0,length);//解析成字符串的形式18         InetAddress address = dp.getAddress();//获取发送方的IP信息19         int port = dp.getPort();20         System.out.println("接收到的信息为:"+str+",来自主机:"+address+"端口为:"+port);21         System.out.println("长度为:"+length);22 23 24     }25 }

如果想发送多条消息呢？我们可以使用while循环来接收用户键盘输入的消息:

 1 public class SendMessageAgent { 2     public static void main(String[] args) throws IOException { 3  4         //发送方端口可以不指定随机使用 5         DatagramSocket ds = new DatagramSocket(); 6  7         //创建要发送的数据包 8         Scanner scanner = new Scanner(System.in); 9         while(true) {10             System.out.println("请输入你要发送的内容:");11             String s = scanner.nextLine();12             if (s.equals("886")) {13                 break;14             }15             //将输入的字符串转为字节数组发送16             byte[] message = s.getBytes();17 18             //选择发送的主机和端口19             InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");20             int port = 10088;21             DatagramPacket dp = new DatagramPacket(message, message.length, address, port);22 23             //发送24             ds.send(dp);25         }26         //释放资源27         ds.close();28     }29 }

TCP

如果要使用TCP协议发送数据，那么和UDP所需要的对象是不一样的:

 1 public class Client { 2     public static void main(String[] args) throws IOException { 3         //TCP协议 4         //1.创建socket对象 5         //该对象绑定需要连接的主机与端口，如果连接失败则代码报错 6         Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000); 7  8         //TCP中以IO输出流的形式发送，以输入流的形式接收 9         //2.获取输出流，并写入数据10         OutputStream os = socket.getOutputStream();11         os.write("hello world!你们好".getBytes());12 13         //释放资源 这里进行四次挥手14         os.close();15         socket.close();16 17     }18 }

public class Server {    public static void main(String[] args) throws IOException {        //1.创建serverSocket,并绑定接收端口(必须与发送的端口相同)        ServerSocket socket = new ServerSocket(10000);        //2.监听连接，如果连接成功则返回一个socekt对象，没有连接成功则阻塞等待        Socket accept = socket.accept();//这里进行三次握手        //3.从accept中读取输入流，并获取信息        InputStream is = accept.getInputStream();        //字节流，一个字节一个字节的读入，但是中文会出错，一个中文三个字节，读入的时候会导致中文乱码        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);//字符流，一个字符一个字符的读入，解决中文问题        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);//提升读取效率        int b;        while((b=br.read()) != -1){//需要定义结束标记，不然会一直卡死在这里等待读取            System.out.print((char) b);        }        //收到信息后写入反馈        InetAddress address = accept.getInetAddress();        OutputStream outputStream = accept.getOutputStream();        String returnMessage = "已经收到:"+address.getHostAddress()+address.getHostName()+"发来的信息!";        outputStream.write(returnMessage.getBytes());        //4.释放资源        accept.close();        socket.close();    }}

需要先运行server端代码，再运行client端代码，因为client端如果没有找到对应主机则会报错。

文件传输

client端:

 1 public class client { 2     public static void main(String[] args) throws IOException { 3         Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000); 4  5         BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("mysocketnet/clientdir/neural.png")); 6         BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream()); 7  8         byte[] bytes = new byte[1024]; 9         int len;10         while((len=bis.read(bytes)) != -1){11             bos.write(bytes,0,len);12         }13 14         socket.shutdownOutput();15         //获取服务器的回写数据16         BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));17         String line = br.readLine();18         System.out.println(line);19 20         socket.close();21     }22 }

通过多线程来解决多用户同时上传文件的问题，每有一个用户建立连接就新创建一个线程来处理上传文件的请求，可以采用线程池进行优化,采用runnable的方式创建线程，这样我们可以定义自己的runnable方法来处理文件上传请求:

 1 public class server { 2     public static void main(String[] args) throws IOException { 3  4         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10000); 5         Socket accept = serverSocket.accept(); 6         //每建立一个连接，就创建一个线程来处理上传请求！ 7         //创建线程池对象 8         ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor( 9                 3,//核心线程数量10                 16,//线程池总大小11                 60,//空闲时间12                 TimeUnit.SECONDS,13                 new ArrayBlockingQueue(2),14                 Executors.defaultThreadFactory(),15                 new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()16         );17         //new Thread(new SocketRunnable(accept) ).start();18         pool.submit(new SocketRunnable(accept));19 20     }21 }

public class SocketRunnable implements Runnable{    Socket accept;    public SocketRunnable(Socket accept){        this.accept = accept;    }    @Override    public void run() {        try {            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("mysocketnet/serverdir/neural.png"));            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream());            byte[] bytes = new byte[1024];            int len;            while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {                bos.write(bytes, 0, len);            }            //回写数据            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(accept.getOutputStream()));            bw.write("上传成功!");            bw.newLine();            bw.flush();        }catch (Exception e){            System.out.println("上传失败");        }finally {            try {                if(accept != null){                accept.close();}            } catch (IOException e) {                throw new RuntimeException(e);            }        }    }}