文章目录

一.网络编程入门
- 1.1 软件结构
- 1.2 网络通信协议
- 1.3 协议分类
- 1.4 网络编程三要素
- - 1.4.1 协议
  - 1.4.2 IP地址
  - 1.4.3 端口号
二.TCP通信程序
- 2.1 概述
- 2.2 Socket类
- - 2.2.1 构造方法
  - 2.2.2 成员方法
- 2.3 ServerSocket类
- - 2.3.1 构造方法
  - 2.3.2 成员方法
- 2.4 简单的TCP网络程序
- - 2.4.1 TCP通信分析图解
  - 2.4.2 客户端向服务器发送数据及服务器回写数据
三.TCP综合案例
- 3.1 文件上传案例
- - 3.1.1 文件上传分析图解
  - 3.1.2 案例实现
- 3.2 模拟B\S服务器
- - 3.2.1 案例分析
  - 3.2.2 案例实现

一.网络编程入门

1.1 软件结构

C/S结构：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有ＱＱ、迅雷等软件。

网络编程一.网络编程入门二.TCP通信程序三.TCP综合案例
B/S结构：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等。

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两种架构各有优势，但是无论哪种架构，都离不开网络的支持。网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。

1.2 网络通信协议

网络通信协议：通信协议是对计算机必须遵守的规则，只有遵守这些规则，计算机之间才能进行通信。这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样，协议中对数据的传输格式、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，最终完成数据交换。
TCP/IP协议：传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

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1.3 协议分类

通信的协议还是比较复杂的， java.net 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节。我们可以直接使用这些类和接口，来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。
java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：
- TCP：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。
  - 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。整个交互过程如下图所示。
      
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  - 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,例如下载文件、浏览网页等。
- UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP协议是一个面向无连接的协议。传输数据时，不需要建立连接，不管对方端服务是否启动，直接将数据、数据源和目的地都封装在数据包中，直接发送。每个数据包的大小限制在64k以内。它是不可靠协议，因为无连接，所以传输速度快，但是容易丢失数据。日常应用中,例如视频会议、QQ聊天等。

1.4 网络编程三要素

1.4.1 协议

协议：计算机网络通信必须遵守的规则，已经介绍过了，不再赘述。

1.4.2 IP地址

IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address）,俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话,那么“IP地址”就相当于“电话号码”。
IP地址分类
- IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成 a.b.c.d 的形式，例如 192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。
- 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。有资料显示，全球IPv4地址在2011年2月分配完毕。
  - 为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成 ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789 ，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

常用命令

查看本机IP地址，在控制台(window+R->输入cmd进入控制台)输入：
```
ipconfig
           
```

检查网络是否连通，在控制台输入：

ping 空格 IP地址
ping 220.181.57.216
ping www.baidu.com

特殊的IP地址

本机IP地址： 127.0.0.1 、 localhost 。

1.4.3 端口号

网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢？
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进程（应用程序）了。
- 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之间的端口号用于一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。
利用协议 + IP地址 + 端口号三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。

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二.TCP通信程序

2.1 概述

TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互,通信的两端,要严格区分为客户端（Client）与服务端（Server）。
两端通信时步骤：
- 服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
- 客户端主动连接服务器端，连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。
在Java中，提供了两个类用于实现TCP通信程序：
- 客户端： java.net.Socket 类表示。创建 Socket 对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建立连接开始通信。
- 服务端： java.net.ServerSocket 类表示。创建 ServerSocket 对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。
TCP通信原理图解:

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2.2 Socket类

Socket 类:表示客户端的类
- java.net.Socket:此类实现客户端套接字（也可以就叫“套接字”）。套接字是两台机器间通信的端点。套接字:封装了IP地址和端口的网络软件

2.2.1 构造方法

public Socket(String host, int port) :创建套接字对象并将其连接到指定主机上的指定端口号。如果指

定的host是null ，则相当于指定地址为回送地址。
- 回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址（Loopback Address），主要用于网络软件测试以及本
  
  地机进程间通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，立即返回，不进行任何网络传输。
- 构造举例，代码如下：

2.2.2 成员方法

public InputStream getInputStream() ：返回此套接字的输入流。
- 如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的InputStream 的所有操作也关联该通道。
- 关闭生成的InputStream也将关闭相关的Socket。
public OutputStream getOutputStream() ：返回此套接字的输出流。
- 如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的OutputStream 的所有操作也关联该通道。
- 关闭生成的OutputStream也将关闭相关的Socket。
public void close() ：关闭此套接字。
- 一旦一个socket被关闭，它不可再使用。
- 关闭此socket也将关闭相关的InputStream和OutputStream 。
public void shutdownOutput() ：禁用此套接字的输出流。
- 任何先前写出的数据将被发送，随后终止输出流。

2.3 ServerSocket类

ServerSocket 类:表示服务器的类:
- java.net.ServerSocket:此类实现服务器套接字。

2.3.1 构造方法

public ServerSocket(int port) ：使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上，参数port就是端口号。
构造举例，代码如下：

2.3.2 成员方法

public Socket accept() ：侦听并接受连接，返回一个新的Socket对象，用于和客户端实现通信。该方法会一直阻塞直到建立连接。

2.4 简单的TCP网络程序

2.4.1 TCP通信分析图解

【服务端】启动,创建ServerSocket对象，等待连接。
【客户端】启动,创建Socket对象，请求连接。
【服务端】接收连接,调用accept方法，并返回一个Socket对象。
【客户端】Socket对象，获取OutputStream，向服务端写出数据。
【服务端】Scoket对象，获取InputStream，读取客户端发送的数据。
到此，客户端向服务端发送数据成功。

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自此，服务端向客户端回写数据。
【服务端】Socket对象，获取OutputStream，向客户端回写数据。
【客户端】Scoket对象，获取InputStream，解析回写数据。
【客户端】释放资源，断开连接。

2.4.2 客户端向服务器发送数据及服务器回写数据

服务端实现：

实现步骤:

创建服务器ServerSocket对象,构造方法和系统要指定的端口号
使用ServerSocket对象中的方法accept,监听并获取到请求的客户端Socket对象
使用Socket对象中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端发送的数据
使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象
网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写数据
释放资源(Socket,ServerSocket)

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建服务器ServerSocket对象,构造方法和系统要指定的端口号
        ServerSocket server = new ServerSocket(613);
        //2.使用ServerSocket对象中的方法accept,监听并获取到请求的客户端Socket对象
        Socket socket = server.accept();
        //3.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端发送的数据
        byte[] bytes=new byte[1024];
        int len=is.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
       //5.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //6.网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写数据
        os.write("我收到你客户端的信息".getBytes());
        //7.释放资源(Socket,ServerSocket)
        os.close();
        is.close();
        socket.close();
        server.close();
    }
}

客户端实现：

实现步骤:

创建客户端Socket对象,构造方法封装服务器的IP地址和端口号
使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象
使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给服务器发送数据
使用Socket对象中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据
释放资源(Socket)

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建客户端Socket对象,构造方法封装服务器的IP地址和端口号 (127.0.0.1或localhost都可行,逮捕本地地址)
        Socket socket = new Socket("localhost", 613);
   //2.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给服务器发送数据
        os.write("我发送客户端的信息给你".getBytes());
        //4.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //5.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据
        byte[] bytes=new byte[1024];
        int len=is.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        //6.释放资源(Socket)
        is.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

注意:
- 创建客户端对象Socket时候,客户端向服务器发送请求连接,和服务器经过3次握手建立逻辑连接
  - 服务器已经启动了,那么客户端就可以给服务器发送数据了
  - 服务器没有启动,客户端就会抛出连接异常ConnectException: Connection refused: connect
- 客户端和服务器之间进行交互必须使用Socket中提供过的网络流,不能使用自己创建流

三.TCP综合案例

3.1 文件上传案例

3.1.1 文件上传分析图解

【客户端】输入流，从硬盘读取文件数据到程序中。
【客户端】输出流，写出文件数据到服务端。
【服务端】输入流，读取文件数据到服务端程序。
【服务端】输出流，写出文件数据到服务器硬盘中。
【服务端】获取输出流，回写数据。
【客户端】获取输入流，解析回写数据。
图解:

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3.1.2 案例实现

服务器端实现：

案例要求:
- 文件上传案例的服务器端:读取客户端上传的文件,保存服务器的硬盘,给客户端回写"上传成功"
- 数据源:客户端上传的文件
- 目的地:服务区的硬盘 d:\upload\1.jpg

实现步骤:

判断d盘是否有upload文件夹,没有则创建
创建服务器ServerSocket对象,构造方法和系统要指定的端口号
使用ServerSocket对象accept获取到请求的客户端Socket对象
使用Socket对象中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
创建本地字节输出流FileOutputStream对象,构造方法绑定输出的目的地
使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取客户端上传的文件
使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write,把客户端上传的文件保存到服务器的硬盘上
使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流InputStream对象,使用write方法给客户端回写"上传成功"
释放资源(FileOutputStream,Socket,ServerSokcet)

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.判断d盘是否有upload文件夹,没有则创建-->exists()测试此抽象路径名表示的文件或目录是否存在。
        File file = new File("d:\\upload");
        if (!file.exists()) {
            file.mkdirs();//不存在则创建
        }
        //2.创建服务器ServerSocket对象,构造方法和系统要指定的端口号
        ServerSocket server = new ServerSocket(520);
         /*
            增加一个死循环,让accept方法一直监听客户端
            有一个客户端上传,完成文件的保存
         */
        while (true) {
            //3.使用ServerSocket对象accept获取到请求的客户端Socket对象
            Socket socket = server.accept();
             /*
                为了提高效率,增加多线程技术
                获取一个客户端,开启一个线程,完成文件上传
             */
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                        try {
        //4.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
                            BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
                         /*
                            自定义一个上传文件的名称
                            规则:域名+毫秒值+随机数
                         */
                         String filename="sgwks"+System.currentTimeMillis()+new Random().nextInt(99999)+".psd";
        //5.创建本地字节输出流FileOutputStream对象,构造方法绑定输出的目的地
                          BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file+"\\"+filename));
  //6.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取客户端上传的文件
                        int len = 0;
                        while ((len = bis.read()) != -1) {
//7.使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write,把客户端上传的文件保存到服务器的硬盘上
                            bos.write(len);
                        }
//8.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流InputStream对象,使用write方法给客户端回写"上传成功"
                        OutputStream os = socket.getOutputStream();
                        os.write("上传成功!".getBytes());
                        //9.释放资源(FileOutputStream,Socket,ServerSokcet)
                        os.close();
                        bos.close();
                        bis.close();
                        socket.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
        }
    }
}

客户端实现:

案例要求:
- TCP文件上传案例的客户端:读取本地的文件,上传服务器;读取服务器回写的数据
- 数据源:c:\1.jpg
- 目的地:服务器

实现步骤:

创建本地字节输入流FileInputStream对象,构造方法中绑定要读取的数据源
创建客户端Socket对象,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号
使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象
使用本地字节输入流FileInputStream对象中方法read,读取本地要上传的文件
使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,把读取到文件写到服务器
使用Socket对象中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据
释放资源(FileInputStream,Socket)

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //2.创建客户端Socket对象,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 520);
        //1.创建本地字节输入流FileInputStream对象,构造方法中绑定要读取的数据源
        BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream("C:\\banner.psd"));
    //3.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象
        BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        //4.使用本地字节输入流FileInputStream对象中方法read,读取本地要上传的文件
        int len = 0;
        while ((len = bis.read()) != -1) {
        //5.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,把读取到文件写到服务器
            bos.write(len);
        }
        /*
            上传完文件之后,给服务器写一个结束标记;告之服务器别等着了,结束把
            void shutdownOutput() 禁用此套接字的输出流。
            对于 TCP 套接字，任何以前写入的数据都将被发送，并且后跟 TCP 的正常连接终止序列。(结束标记)
         */
        socket.shutdownOutput();
        //6.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
        BufferedInputStream bis2=new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        //7.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据
        byte[] bytes=new byte[1024];
        while ((len = bis2.read(bytes)) != -1) {
            System.out.println(new String(bytes,0,len));
        }
        //8.释放资源(FileInputStream,Socket)
        bis2.close();
        bis.close();
        socket.close();
    }
}

文件上传阻塞问题图解:

网络编程一.网络编程入门二.TCP通信程序三.TCP综合案例

3.2 模拟B\S服务器

模拟网站服务器，使用浏览器访问自己编写的服务端程序，查看网页效果。
BS版本TCP程序的分析图解:

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3.2.1 案例分析

准备页面数据，web文件夹。
我们模拟服务器端，ServerSocket类监听端口，使用浏览器访问，查看网页效果

3.2.2 案例实现

浏览器工作原理是遇到图片会开启一个线程进行单独的访问,因此在服务器端加入线程技术。

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建服务器对象ServerSocket,和系统要指定的端口号
        ServerSocket server = new ServerSocket(8080);
        /*
            服务器给客户端回写的html页面中如果包含了图片
            那么客户端就会获取到html页面中链接的图片地址
            根据图片的地址在请求服务器,让服务器在读取图片,回写到客户端
            所以需要服务器一直监听客户端,使用死循环
         */
        while(true){
            //使用ServerSocket对象中的方法accept监听并获取请求的客户端Socket对象(浏览器)
            Socket socket = server.accept();
 //为了提高浏览器显示图片的效率,可以使用多线程技术,浏览器请求一次,开启一个线程回写一个文件
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
         //使用Socket对象中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
                        InputStream is = socket.getInputStream();
          //使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端的请求信息
                        /*
                        服务器要做的事情:
                        获取到客户端请求html页面的地址,
                        使用本地字节输入流读取这个html页面;
                        把页面回写到客户端(浏览器)上显示
                        */
                        //把网络字节输入流,转换为网络字符缓冲流
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
                        //读取客户端请求信息的第一行,包含了页面的地址
                        String line = br.readLine();
  System.out.println(line);//GET /day12/SgwLearnNotes/index.jsp HTTP/1.1
                        //切割字符串,只要中间部分
                        String[] arr = line.split(" ");
                        System.out.println(arr[1]);///day12/SgwLearnNotes/index.jsp
                        //对字符进行截取,不要第一个/
                        String path = arr[1].substring(1);
    System.out.println(path);//day12/SgwLearnNotes/index.jsp  就是html页面的相对路径
                        //创建本地字节输入流
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(path));
                        //获取网络字节输出流,转换为字节缓冲流
   BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
                        /*
                            增加以下3行代码,告诉客户端,写的是一个html网页
                            客户端就会以网页的形式打开文件显示
                         */
                        // 写入HTTP协议响应头,固定写法
                        bos.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
                        bos.write("Content-Type:text/html\r\n".getBytes());
                        // 必须要写入空行,否则浏览器不解析
                        bos.write("\r\n".getBytes());
                        //使用BufferedInputStream对象中的方法read读取html文件
                        int len = 0;
                        while((len = bis.read())!=-1){
    //使用BufferedOutputStream中的方法write,把读取到的html文件写到客户端显示
                            bos.write(len);
                        }
                        //释放资源
                        bos.close();
                        bis.close();
                        socket.close();
                    }catch (IOException e){
                        e.printStackTrace();
                    }

                }
            }).start();
        }
    }
}

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网络编程一.网络编程入门二.TCP通信程序三.TCP综合案例

网络编程一.网络编程入门二.TCP通信程序三.TCP综合案例

文章目录

一.网络编程入门

1.1 软件结构

1.2 网络通信协议

1.3 协议分类

1.4 网络编程三要素

1.4.1 协议

1.4.2 IP地址

1.4.3 端口号

二.TCP通信程序

2.1 概述

2.2 Socket类

2.2.1 构造方法

2.2.2 成员方法

2.3 ServerSocket类

2.3.1 构造方法

2.3.2 成员方法

2.4 简单的TCP网络程序

2.4.1 TCP通信分析图解

2.4.2 客户端向服务器发送数据及服务器回写数据

三.TCP综合案例

3.1 文件上传案例

3.1.1 文件上传分析图解

3.1.2 案例实现

3.2 模拟B\S服务器

3.2.1 案例分析

3.2.2 案例实现

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