天天看点

网络编程——模拟服务器与客户端案例网络编程

网络编程

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。

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。

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(数据链路层、网络层、传输层、应用层),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。

协议分类:UDP,TCP

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。

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。

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。

网络编程三要素

网络编程三要素: 协议、IP地址、端口号

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,

在控制台输入: ipconfig

检查网络是否连通,在控制台输入: ping 空格 IP地址

特殊的IP地址 本机IP地址: 127.0.0.1 、 localhost 。

端口号

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。

网络编程——模拟服务器与客户端案例网络编程

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。

TCP通信程序

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: 1. 服务端程序,需要事先启动,等待客户端的连接。

2. 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: 1. 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。 2. 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。

网络编程——模拟服务器与客户端案例网络编程

所以可以在计算机上模拟C/S、B/S软件结构通信

C/S

表示客户端的类:java.net.Socket,该类实现客户端套接字,套接字指的是两台设备之间通讯的端点

套接字:包含了IP地址和端口号的网络单位

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。

String host服务器的名称/服务器的IP

int port服务器的端口号

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。

注意:

1.客户端和服务器端进行交互,必须使用Socket中提供的网络流,不能使用自己创建的输入输出流对象

2.当我们创建客户端对象Socket的时候,就会去请求客户端和服务器进行三次握手建立通路:

这时如果服务器没有启动就会抛出异常ConnectException,如果已经启动,就可以进行交互了。

文件上传案例客户端eg:

//Client客户端
public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建客户端对象
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9999);
        //2.使用getOutputStream方法得到输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.新建字节缓冲流对象
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(os);
        //把文件读取到内存,上传到服务器
        FileInputStream fis = new FileInputStream("e:\\a.pdf");
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        InputStream is = socket.getInputStream();
        try(socket;os;bos;fis;bis;is) {
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = 0;

            while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
                //4.使用缓冲流上传
                bos.write(bytes, 0, len);
            }
            bos.flush();
            //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。会发送终止符号
            //如果没有这句话,服务器端read方法读不到结束符号会发生阻塞。
            socket.shutdownOutput();
            //5.接收返回消息
            while ((len = is.read(bytes)) != -1) {
                System.out.println(new String(bytes, 0, len));
            }
            System.out.println("=============");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
           

TCP通信的服务器端:接收客户端的请求,读取客户端发送的数据,给客户回写数据

ServerSocket 类:这个类实现了服务器套接字,该对象等待通过网络的请求。

public ServerSocket(int port) :创建绑定到指定的端口号的服务器套接字,参数port就是端口号。

服务器必须要知道哪个客户端请求的,所以:

Socket accept()方法,侦听并接受连接,获取到请求的客户端对象Socket

文件上传案例服务器端eg(有点乱,自己悟):

public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建对象
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        while (true){//服务器端不会关闭
            
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("f:\\" + System.currentTimeMillis() + ".pdf");//防止同名文件被覆盖的保存文件名方法
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);//输出保存上传文件
            //2.使用方法得到Socket
            Socket socket = serverSocket.accept();//客户端对象
            new Thread(new Runnable() {//每一个客户端的请求都会新开一个线程,服务器可以多线程一起执行
                @Override
                public void run() {
                    try{
                        //3.得到输入流
                        InputStream is = socket.getInputStream();
                        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);//读取得到用户上传文件
                        OutputStream os = socket.getOutputStream();//给用户返回数据
                        byte[] bytes = new byte[1024];
                        int len = 0;
                        while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {//服务器无法直接读取到结束标记,read就会进入阻塞态
                            //使用缓冲流保存到服务器本地
                            bos.write(bytes, 0, len);
                        }
                        //5.给客户端发送保存成功
                        os.write("已保存".getBytes());//没有输出结束符号,客户端会阻塞
                        os.close();//补上结束符号
                        is.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
            //6.循环等待,继续监听
        }
    }
           

B/S

在电脑上模拟B/S软件结构,只需要写服务器端的代码:

网络编程——模拟服务器与客户端案例网络编程
public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = null;
        try {
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        while (true){//HTML的每一个图片都会单独开一个线程请求一次
            Socket socket = serverSocket.accept();
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        InputStream is = socket.getInputStream();
                        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));//把字节输入流转换为字符输入流
                        String str = br.readLine();//取得输入流的第一行,“GET /Net/web/index.html HTTP/1.1”
                        String[] strs = str.split(" ");//获得/Net/web/index.html
                        String pathname = strs[1].substring(1);//获得Net/web/index.html

                        FileInputStream fis = new FileInputStream(pathname);
                        OutputStream os = socket.getOutputStream();
                        //回传网页数据的格式开头
                        os.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
                        os.write("Content-Type:text/html\r\n".getBytes());
                        os.write("\r\n".getBytes());
                        //把HTML页面传回去
                        int len = 0;
                        byte[] bytes = new byte[1024];
                        while ((len = fis.read(bytes))!= -1){
                            os.write(bytes,0,len);
                        }
                        os.close();
                        fis.close();
                        socket.close();
                    }catch (IOException e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();

        }

    }