Java SE学习之【网络编程JavaSocket】

一、网络基础了解

1、网络架构模型

网络架构模型主要有OSI参考模型和TCP/IP五层模型

OSI定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层）

TCP/IP五层协议（物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层）

2、IP地址

IP，全称互联网协议地址，是指IP地址，意思是分配给用户上网使用的网际协议（英语：InternetProtocol,IP）的设备的数字标签。

通俗的：为实现网络中不同计算机之间的通信，每台机器都必须有一个唯一的标识—IP地址

IP地址格式：数字型，如：192.168.1.1

3、端口

用于区分不同应用程序
端口号范围为0 ~ 65535，其中0 ~ 1023为系统所保留
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
http：80 ftp：21 telnet：23

二、Java中的网络相关API

1、InetAddress类

InetAddress类用于标识网络上的硬件资源，表示互联网协议（IP）地址。

下面是JDK文档中InetAddress类的方法：

下面通过代码进一步了解方法的使用：

package com.socket;import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.Arrays;/*** InetAddress类的应用* @author 87366**/
public class InetAddressDemo {public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();System.out.println("计算机名：" + address.getHostName());System.out.println("IP地址：" + address.getHostAddress());byte[] bytes = address.getAddress();  //获取字节数组的IP地址System.out.println("字节数组的形式的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("DESKTOP-KF6VQOG");InetAddress address2 = InetAddress.getByName("111.114.38.225");System.out.println("计算机名：" + address2.getHostName());System.out.println("IP地址：" + address2.getHostAddress());}}

2、URL

URL（Uniform Resource Locator）统一资源定位符，表示Internet上某一资源的地址

下面直接上代码理解URL的常用方法：

package com.socket;import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;/*** URL常用方法* @author 87366**/
public class URLDemo {public static void main(String[] args) {try {//创建一个URL实例URL imooc = new URL("https://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-1System.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();}}}

3、使用URL读取网页内容

通过URL对象的openStream()方法可以得到指定资源的输入流
通过输入流可以读取、访问网络上的数据

通过下面代码实现：

package com.socket;import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;/*** 使用URL读取页面内容* @author 87366**/
public class URLDemo1 {public static void main(String[] args) {InputStream inpStr = null;InputStreamReader inpStream = null;BufferedReader bufffedReader = null;try {//创建一个URL实例URL url = new URL("https://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inpStr = url.openStream();//将字节输入流转换为字符输入流inpStream = new InputStreamReader(inpStr , "utf-8");//为字符输入流添加缓冲bufffedReader = new BufferedReader(inpStream);String dataString = bufffedReader.readLine();//读取数据while (dataString != null) {System.out.println(dataString);dataString = bufffedReader.readLine();}} catch (MalformedURLException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}finally {try {bufffedReader.close();inpStream.close();inpStr.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}

三、通过Socket实现TCP编程

1、Socket通信

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
- 服务器端的ServerSocket类

2、Socket通信实现步骤

创建ServerSocket和Socket
打开连接到Socket的输入/输出流
按照协议对Socket进行读/写操作
关闭输入输出流、关闭Socket

3、编程实现基于Socket通信的用户登录功能

服务器端
- 创建ServerSocket对象，绑定监听端口
- 通过accept()方法监听客户端请求
- 连接建立后，通过输入流读取客户端发送的请求信息
- 通过输出流向客户端发送相应信息

代码实现：

package com.socket;import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;/*** 基于TCP协议的Socket通信，实现用户登录* 服务器端* @author 87366**/
public class ServerDemo {//加入多线程public static void main(String[] args) {ServerSocket serverSocket = null;Socket socket = null;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 = new ServerSocket(8888);//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ServerThreadDemo serverThreadDemo = new ServerThreadDemo(socket);//启动线程serverThreadDemo.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("客户端" + count + "的IP地址：" + address.getHostAddress());}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}finally {try {//5.关闭相关资源socket.close();serverSocket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}       }}//第一个版本public static void main1(String[] args) {ServerSocket serverSocket = null;Socket socket = null;InputStream inputStream = null;InputStreamReader inputStreamReader = null;BufferedReader bufferedReader = null;OutputStream outputStream = null;PrintWriter printWriter = null;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 = new ServerSocket(8888);//2.调用accept()方法开始监听，等待客户端的连接System.out.println("***服务器即将启动，等待客户端的连接***");socket = serverSocket.accept();//3.获取输入流用来读取客户端信息inputStream = socket.getInputStream();inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);String infor = null;while ((infor = bufferedReader.readLine()) != null) {//循环读取客户端的信息System.out.println("我是服务器，客户端说：" + infor);}socket.shutdownInput();//4.获取输入流，响应客户端的请求outputStream = socket.getOutputStream();printWriter = new PrintWriter(outputStream);printWriter.write("欢迎您！");printWriter.flush();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}finally {try {//5.关闭相关资源printWriter.close();outputStream.close();bufferedReader.close();inputStreamReader.close();inputStream.close();socket.close();serverSocket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}        }}
}

package com.socket;
/*** 服务器端线程处理类* @author 87366**/import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;public class ServerThreadDemo extends Thread {//和本线程相关的SocketSocket socket = null;public ServerThreadDemo(Socket socket) {this.socket = socket;}//线程执行的操作，响应客户端的请求@Overridepublic void run() {InputStream inputStream = null;InputStreamReader inputStreamReader = null;BufferedReader bufferedReader = null;OutputStream outputStream = null;PrintWriter printWriter = null;try {//获取输入流用来读取客户端信息inputStream = socket.getInputStream();inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);String infor = null;while ((infor = bufferedReader.readLine()) != null) {//循环读取客户端的信息System.out.println("我是服务器，客户端说：" + infor);}socket.shutdownInput();//获取输入流，响应客户端的请求outputStream = socket.getOutputStream();printWriter = new PrintWriter(outputStream);printWriter.write("欢迎您！");printWriter.flush();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}finally {try {//5.关闭相关资源printWriter.close();outputStream.close();bufferedReader.close();inputStreamReader.close();inputStream.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}        }}
}

上面的代码包含了两个版本，第一个版本是没有加入多线程的，第二个加入了多线程更加高效。

客户端：
- 创建Socket对象，指明需要连接的服务器的地址和端口号
- 连接建立后，通过输出流向服务器端发送请求信息
- 通过输入流获取服务器响应的信息
- 关闭相关资源

代码实现：

package com.socket;import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;/*** 客户端* @author 87366**/
public class ClientDemo {public static void main(String[] args) {   Socket socket = null;OutputStream outputStream = null;PrintWriter printWriter = null;BufferedReader bufferedReader = null;InputStream inputStream = null;try {//1.创建客户端Socket，指定服务器端口和地址socket = new Socket("localhost",8888);//2.获取输出流，向服务器发送消息outputStream = socket.getOutputStream();printWriter = new PrintWriter(outputStream);printWriter.write("用户名：tom;密码：456");printWriter.flush();socket.shutdownOutput();//3.获取输入流，用来读取服务器端的响应信息inputStream = socket.getInputStream();bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));String infor = null;while ((infor = bufferedReader.readLine()) != null) {//循环读取客户端的信息System.out.println("我是客户端，服务端说：" + infor);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}finally {   try {//4.关闭相关资源bufferedReader.close();inputStream.close();              printWriter.close();outputStream.close();socket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}

运行时，先运行服务器端代码，再运行客户端代码

四、通过Socket实现UDP编程

1、DatagramPacket

UDP编程

UDP协议（用户数据报协议）是无连接的、不可靠的、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，首先需要将要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），然后再将数据报发送出去

2、相关操作类

DatagramPacket：表示数据包报
DatagramSocket：进行端到端通信的类

3、编程实现基于Socket通信的用户登录功能

服务器端
- 创建DatagramSocket，指定端口号
- 创建DatagramPacket
- 接收客户端发送的数据信息
- 读取数据

代码实现：

package com.socket;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;/*** 服务器端，实现基于UDP的用户登录* @author 87366**/
public class UDPServerDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {/** 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(8889);//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 infor = new String(data, 0, packet.getLength());System.out.println("我是服务器，客户端说：" + infor);/** 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);socket.close();}
}

客户端实现步骤
- 定义发送信息
- 创建DatagramPacket，包含将要发送的信息
- 创建DatagramSocket
- 发送数据
  代码实现：

package com.socket;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknownHostException;/*** 客户端* @author 87366**/
public class UDPClient {public static void main(String[] args) throws IOException {/** 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 = 8889;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();  }
}

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一、网络基础了解

1、网络架构模型

2、IP地址

3、端口

二、Java中的网络相关API

1、InetAddress类

2、URL

3、使用URL读取网页内容

三、通过Socket实现TCP编程

1、Socket通信

2、Socket通信实现步骤

3、编程实现基于Socket通信的用户登录功能

四、通过Socket实现UDP编程

1、DatagramPacket

2、相关操作类

3、编程实现基于Socket通信的用户登录功能

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