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Java Socket

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计算机网络的基本知识

两台计算机设备通过网络进行通信需要满足一些必然的条件: 1. IP地址 2. 协议 3. 端口号

TCP/IP模型是目前应用最为广泛的网络模型.

TCP/IP协议是传输层协议

常见的应用层协议有:

  • DNS 域名系统(Domain Name System，DNS)：用于实现网络设备名字到IP地址映射的网络服务。
  • HTTP 超文本传输协议 用于实现WWW服务
  • FTP 文件传输协议
  • TELNET 远程登录协议
  • SMTP 简单邮件传输协议
  • 简单网络管理协议(simple Network Management Protocol，SNMP)：用于管理与监视网络设备。

端口

  1. 用来区分不同的应用程序
  2. 端口号的范围为065535,其中01023是系统保留端口
  3. 一个应用可以绑定多个端口:

  1. IP地址和端口号组成了所谓的Socket, Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的终结点,是TCP和UDP的基础
  2. 常用的端口号有: http 80 ftp 21 telnet 23

Java对网路通信的支持

  • InetAddress
    用于标示网络上的硬件资源,也就是IP地址
  • URL
    统一资源定位符 通过URL可以直接读取或写入网络上的数据
  • Socket
    使用TCP协议实现网络通信的Socket相关的类
  • Datagram
    使用UDP协议,将数据保存在数据报中,通过网络进行通信.

InetAddress

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// 获取本机的InetAddress实例
InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
System.out.println("计算名：" + address.getHostName());
System.out.println("IP地址：" + address.getHostAddress());
byte[] bytes = address.getAddress();// 获取字节数组形式的IP地址
System.out.println("字节数组形式的IP：" + Arrays.toString(bytes));
System.out.println(address);// 直接输出InetAddress对象

// 根据机器名获取InetAddress实例
// InetAddress address2=InetAddress.getByName("laurenyang");
InetAddress address2 = InetAddress.getByName("1.1.1.10");
System.out.println("计算名：" + address2.getHostName());
System.out.println("IP地址：" + address2.getHostAddress());

Socket通信与Socket类

TCP协议是面向连接 可靠的 有序的, 以字节流的方式发送数据

基于TCP协议实现网络通信的类

  • 客户端的Socket类
  • 服务端的ServerSocket类

Client.java

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try {
	//1.创建客户端Socket，指定服务器地址和端口
	Socket socket=new Socket("localhost", 8888);
	//2.获取输出流，向服务器端发送信息
	OutputStream os=socket.getOutputStream();//字节输出流
	PrintWriter pw=new PrintWriter(os);//将输出流包装为打印流
	pw.write("用户名：alice;密码：789");
	pw.flush();
	socket.shutdownOutput();//关闭输出流
	//3.获取输入流，并读取服务器端的响应信息
	InputStream is=socket.getInputStream();
	BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
	String info=null;
	while((info=br.readLine())!=null){
		System.out.println("我是客户端，服务器说："+info);
	}
	//4.关闭资源
	br.close();
	is.close();
	pw.close();
	os.close();
	socket.close();
} catch (UnknownHostException e) {
	e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
	e.printStackTrace();
}

Server.java

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/*
 * 基于TCP协议的Socket通信，实现用户登陆
 * 服务器端
 */
try {
	//1.创建一个服务器端Socket，即ServerSocket，指定绑定的端口，并监听此端口
	ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(8888);
	Socket socket=null;
	//记录客户端的数量
	int count=0;
	System.out.println("***服务器即将启动，等待客户端的连接***");
	//循环监听等待客户端的连接
	while(true){
		//调用accept()方法开始监听，等待客户端的连接
		socket=serverSocket.accept();
		//创建一个新的线程
		ServerThread serverThread=new ServerThread(socket);
		//启动线程
		serverThread.start();

		count++;//统计客户端的数量
		System.out.println("客户端的数量："+count);
		InetAddress address=socket.getInetAddress();
		System.out.println("当前客户端的IP："+address.getHostAddress());
	}
} catch (IOException e) {
	e.printStackTrace();
}

ServerThread.java

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/*
 * 服务器线程处理类
 */
public class ServerThread extends Thread {
	// 和本线程相关的Socket
	Socket socket = null;

	public ServerThread(Socket socket) {
		this.socket = socket;
	}

	//线程执行的操作，响应客户端的请求
	public void run(){
		InputStream is=null;
		InputStreamReader isr=null;
		BufferedReader br=null;
		OutputStream os=null;
		PrintWriter pw=null;
		try {
			//获取输入流，并读取客户端信息
			is = socket.getInputStream();
			isr = new InputStreamReader(is);
			br = new BufferedReader(isr);
			String info=null;
			while((info=br.readLine())!=null){//循环读取客户端的信息
				System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);
			}
			socket.shutdownInput();//关闭输入流
			//获取输出流，响应客户端的请求
			os = socket.getOutputStream();
			pw = new PrintWriter(os);
			pw.write("欢迎您！");
			pw.flush();//调用flush()方法将缓冲输出
		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}finally{
			//关闭资源
			try {
				if(pw!=null)
					pw.close();
				if(os!=null)
					os.close();
				if(br!=null)
					br.close();
				if(isr!=null)
					isr.close();
				if(is!=null)
					is.close();
				if(socket!=null)
					socket.close();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

多线程Socket通信优化

  1. 完成新客户端的绑定,启动多线程时, 设置优先级, 为设置优先级可能会导致运行时速度非常慢, 可降低优先级
  2. 对于同一个Socket, 如果关闭了输出流,则与该输出流关联的Socket也会被关闭,所以一般不用关闭流, 直接关闭socket即可.
  3. 使用TCP通信传输对象
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//使用ObjectOutputStream 对象序列化流,传递对象
OutputStream os=socket.getOutputStream();
ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(os);
User user=new User();
oos.writeObject(user);
socket.shutdownOutput();
...
  1. 使用TCP通信传输文件
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BufferedOutputStream fos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));
byte[] buf =new byte[1024];
int len;
while((len=clientInputStream.read(buf))!=-1){
  fos.write(buf,0,len);
  fos.flush();
}

UDP协议与Datagram

UDP协议(用户数据报协议)是无连接 不可靠 无序的. UDP协议以数据报作为数据传输的载体.
进行数据传输时,首先要将传输的数据定义成数据报(Datagram),在数据报中指明数据所要达到的Socket(主机地址和端口号),然后再讲数据报发送出去.

  • DatagramPacket: 表示数据报包
  • DatagramSocket: 进行端对端通信的类

UDPClient.java

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/*
* 向服务器端发送数据
*/
//1.定义服务器的地址、端口号、数据
InetAddress address=InetAddress.getByName("localhost");
int port=8800;
byte[] data="用户名：admin;密码：123".getBytes();
//2.创建数据报，包含发送的数据信息
DatagramPacket packet=new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
//3.创建DatagramSocket对象
DatagramSocket socket=new DatagramSocket();
//4.向服务器端发送数据报
socket.send(packet);

/*
* 接收服务器端响应的数据
*/
//1.创建数据报，用于接收服务器端响应的数据
byte[] data2=new byte[1024];
DatagramPacket packet2=new DatagramPacket(data2, data2.length);
//2.接收服务器响应的数据
socket.receive(packet2);
//3.读取数据
String reply=new String(data2, 0, packet2.getLength());
System.out.println("我是客户端，服务器说："+reply);
//4.关闭资源
socket.close();

UDPServer.java

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/*
 * 接收客户端发送的数据
 */
//1.创建服务器端DatagramSocket，指定端口
DatagramSocket socket=new DatagramSocket(8800);
//2.创建数据报，用于接收客户端发送的数据
byte[] data =new byte[1024];//创建字节数组，指定接收的数据包的大小
DatagramPacket packet=new DatagramPacket(data, data.length);
//3.接收客户端发送的数据
System.out.println("****服务器端已经启动，等待客户端发送数据");
socket.receive(packet);//此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
//4.读取数据
String info=new String(data, 0, packet.getLength());
System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);

/*
 * 向客户端响应数据
 */
//1.定义客户端的地址、端口号、数据
InetAddress address=packet.getAddress();
int port=packet.getPort();
byte[] data2="欢迎您!".getBytes();
//2.创建数据报，包含响应的数据信息
DatagramPacket packet2=new DatagramPacket(data2, data2.length, address, port);
//3.响应客户端
socket.send(packet2);
//4.关闭资源
socket.close();

URL

参见 Android 网路编程

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/*
 * URL常用方法
 */
try {
  //创建一个URL实例
  URL imooc=new URL("http://www.imooc.com");
  //?后面表示参数，#后面表示锚点
  URL url=new URL(imooc, "/index.html?username=tom#test");
  System.out.println("协议："+url.getProtocol());
  System.out.println("主机："+url.getHost());
  //如果未指定端口号，则使用默认的端口号，此时getPort()方法返回值为-1
  System.out.println("端口："+url.getPort());
  System.out.println("文件路径："+url.getPath());
  System.out.println("文件名："+url.getFile());
  System.out.println("相对路径："+url.getRef());
  System.out.println("查询字符串："+url.getQuery());
} catch (MalformedURLException e) {
  e.printStackTrace();
}
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/*
 * 使用URL读取网页内容
 */
try {
 //创建一个URL实例
 URL url = new URL("http://www.baidu.com");
 //通过URL的openStream方法获取URL对象所表示的资源的字节输入流
 InputStream is = url.openStream();
 //将字节输入流转换为字符输入流
 InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "utf-8");
 //为字符输入流添加缓冲
 BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
 String data = br.readLine();//读取数据
 while (data != null) {//循环读取数据
   System.out.println(data);//输出数据
   data = br.readLine();
 }
 br.close();
 isr.close();
 is.close();
} catch (MalformedURLException e) {
 e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
 e.printStackTrace();
}

HttpURLConnection

参见 Android 网路编程