当前位置：首页 > news >正文

java15-网络编程

news 2025/11/30 8:41:27

一网络编程概述

1.1 网络编程简介

其实，所谓的网络编程，就是编写程序，实现让同一个网络中的机器实现数据的传递，实现通信。

Java是 Internet 的语言，它从语言级上提供了对网络应用程序的支持。

Java提供的网络类库，可以实现无痛的网络连接，联网的底层细节被隐藏在 Java 的本机安装系统里，由 JVM 进行控制，并且Java 实现了一个跨平台的网络库，因此程序员面对的是一个统一的网络编程环境，很容易开发常见的网络应用程序。

1.2 网络编程需要具备的条件

如果要实现两台机器之间实现通信，必须要满足几点要求：

1、需要知道对方的 IP 地址。

2 、需要知道对方的哪一个端口号来做数据的接受。

3 、通信的双方，需要遵循相同的通信协议。

1.3 IP地址和端口号的简介

1.3.1 IP地址

IP是 Internet Protocol (网络互连协议)，在计算机中，使用IP地址来描述一个上网终端的唯一的地址编号。分为 IPv4 和 IPv6。

IPv4 : 使用4个字节来描述一个IP地址，由四部分组成，每一部分一个字节。

IPv6 : 使用6个字节来描述一个IP地址，由六部分组成，每一部分一个字节。

IP 地址的分类：

A类： 1.0.0.1 ~ 126.255.255.254 ：保留给政府机构

B类： 128.0.0.1 ~ 191.255.255.254 ：分配给大中型企业

C类： 192.0.0.1 ~ 223.255.255.254 ：分配给任何有需要的个人

D类： 224.0.0.1 ~ 239.255.255.254 ：用于组播

E类： 240.0.0.1 ~ 255.255.255.254 ：用于实验

1.3.2 端口号的简介

端口是设备与外界进行通信的数据的出口。端口号的范围： [0,65535]。

常见的端口占用：

3306： MySQL

1521 ：Oracle

8080 ：Tomcat

1.3.3InetAddress

java获取ip的代码演示：

常用API之InetAddress
        1. 该类常用于描述一台机器ip和主机名信息
        2. 常用方法：
                static InetAddress getLocalHost()
                static InetAddress getByName(String hostname)
String getHostAddress()
          String getHostName()

import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.Arrays;public class _01InetAddressDemo {public static void main(String[] args) {try {// 获取一个描述本机信息的InetAddress对象: 包括主机名称和IP地址InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();System.out.println(localHost);//获取里面的主机名称System.out.println("主机名称："+localHost.getHostName());//获取里面的IP地址System.out.println("IP地址："+localHost.getHostAddress());//IP的字节序列形式byte[] address = localHost.getAddress();System.out.println("IP的字节序列形式："+ Arrays.toString(address));// 描述本机的形式有： 127.0.0.1 localhost 具体IPInetAddress a = InetAddress.getByName("127.0.0.1");System.out.println(a);InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");System.out.println(inet2.getHostAddress());System.out.println(inet2.getHostName());// 获取域名对应的所有主机InetAddress[] allByName = InetAddress.getAllByName("www.baidu.com");System.out.println(allByName.length);for (InetAddress inetAddress : allByName) {System.out.println(inetAddress);}} catch (UnknownHostException e) {e.printStackTrace();}}
}

1.4 通信协议

常用的通信协议有：TCP 、UDP 、HTTP；而OSI模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广，在这里章节，我们着重讲解一下TCP协议。

1.4.1 TCP协议

是一个传输层的通信协议，是一个安全的，面向连接的通信协议。所谓的安全，指的是在数据传递的过程中，不会出现数据丢失的问题。特点：安全的、面向连接。

TCP/IP 因其传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP)而得名。实际上是一组协议，其包含多个具有不同功能且互为关联的协议。

TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即网络接口层、IP层、传输层和应用层。下图表示了TCP/IP的分层结构和与OSI参考模型的对应关系：

1.4.2 TCP的三次握手

使用TCP实现数据在两个计算机之间进行传递，需要先在两个计算机之间建立一个安全的连接，然后再通过这个连接，进行数据的传递。因此， TCP是一个安全的通信协议。

在使用TCP进行数据传递的时候，存在两个角色，客户端和服务端。

在TCP中，连接的建立过程会经历如下几个步骤：

第一次握手

建立连接时，由客户端向服务端发送一个 syn 包， syn包中是同步序列编号, 并进入SYN_SENT 状态，并等待服务器确认。

第二次握手

服务器收到了 syn 包，服务器必须确认客户端的syn，同时自己也发送一个syn包给客户端，即 SYN_ACK 包，并进入到 SYN_RECV 状态。

第三次握手

客户端收到了服务端 SYN_ACK 包，并向服务端回复一个 ACK 包，此时客户端和服务端会进入到TCP连接成功状态。 ESTABLISHED。

1.4.3 TCP与UDP的区别

运输层协议中有两个非常重要的协议：

传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)
用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)

TCP是面向连接的运输层协议。即应用进程(或程序)在使用TCP协议之前，必须先建立TCP连接，在传输完毕后，释放已经建立的连接。利用TCP协议进行通信的两个应用进程，一个是服务器进程。另一个是客户进程。

UDP是面向无连接的运输层协议。即应用进程(或程序)在使用UDP协议之前，不必先建立连接。自然，发送数据结束时也没有连接需要释放。因此，减少了开销和发送数据之前的时延。

二 TCP/IP程序编程

2.1 TCP/IP编程简介

2.1.1 C/S架构模型

CS架构由客户端和服务器两个部分组成，通常采用C/S模式进行通信。其中，客户端负责向用户提供界面和交互功能，而服务器则负责存储和处理数据。在这种架构中，客户端和服务器之间通过网络进行通信，客户端向服务器发出请求，服务器响应并返回相应的结果。

目前，CS架构已被广泛应用于各种场景中，如Web应用程序、电子邮件、数据库管理等，并且具有可扩展性、可靠性和安全性等优点。

TCP利用Socket(套接字)接口来实现C/S模型的网络程序开发，其早已被广泛的采用。通常，主动发起通信的应用程序属于客户端。而服务器则是等待通信请求，当服务器收到客户端的请求，执行需要的运算然后向客户端返回结果。

如我们使用QQ软件时，我们电脑上安装的就是一个客户端软件，而腾讯必需运行一个服务器。

2.1.2 Socket套接字介绍

socket被称为套接字，用于描述IP地址和端口号。主机上一般运行了多个服务软件，同时提供多种服务，每种服务都会打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应不同的服务。

Socket和ServerSocket类位于java.net包中，ServerSocket用于服务端，Socket是建立网络连接时使用的。在连接成功时，应用程序两端都会产生一个Socket实例，两个Socket构成一个通信管道。操作这个实例，完成所需要的通信。

套接字的基本操作有七个基本操作：

连接到远程主机

绑定到端口

接收从远程机器来的连接请求

监听到达的数据

发送数据

接收数据

关闭连接。

2.1.3 Socket编程步骤

套接字编程分为服务器编程和客户端编程，其通信模型如图所示：

1）服务端编程步骤如下：

调用 ServerSocket(int port) 创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。
调用 accept()，监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字。
调用 Socket类的 getOutputStream 和 getInputStream 获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。
最后关闭通信套接字。

演示代码：

TCP通信协议的服务端API
1.ServerScoket 用来描述TCP的服务端
2. 常用构造器：
ServerSocket(int port): 用于指定一个端口号，返回具体实例
3. 常用方法：
setSoTimeout(int timeout)：用于定义服务端超时时间，单位是毫秒。超过指定时间，抛异常
设置为0时，表示一直等待
accept()： 一个阻塞方法，用于监听客户端的连接，如果监听到，则返回一个Socket对象。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class _02ServerSocketDemo {public static void main(String[] args) {//创建一个服务端的实例对象，指定端口号必须是没使用过的。try {ServerSocket server = new ServerSocket(9999);//设置超时时间，单位是毫秒。
//            server.setSoTimeout(10000);//调用accept方法监听客户端的连接： 是否连接服务器System.out.println("-----等待客户端连接,仅限十秒-----");Socket socket = server.accept();//如果制定了超时时间，该时间段内没有客户端连接，抛SocketTimeoutExceptionSystem.out.println("-----一个客户端已经连接上了-----");//获取输入流，等待客户端传过来的信息System.out.println("-----等待客户端传过来的信息-----");InputStream inputStream = socket.getInputStream();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream,"utf-8"));String s = br.readLine();System.out.println("服务端收到客户端的信息："+s);//            System.out.println("服务端IP: "+server.getInetAddress().getHostAddress());
//            System.out.println("服务端IP: "+server.getInetAddress().getHostName());
//            System.out.println("正在使用的端口号："+server.getLocalPort());
//            System.out.println("详细信息："+server.getLocalSocketAddress());
//            System.out.println("超时时间："+server.getSoTimeout());
//            System.out.println("服务器绑定的端口是否是正确的："+server.isBound());
//            System.out.println("服务端是否关闭："+server.isClosed());} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

2）客户段编程步骤如下：

创建 Socket。根据指定的 IP和port构造 Socket 类对象，并发送连接请求。如服务器端响应，则建立客户端到服务器的通信线路。
通过Socket获取与服务器的通信流。使用 getInputStream（）方法获得输入流，使用 getOutputStream（）方法获得输出流。
按照一定的协议对 Socket进行读/写操作。通过输入流读取服务端响应的信息，通过输出流将信息发送给服务端。
关闭 Socket。断开客户端到服务器的连接，释放线路。

代码演示：

TCP通信协议的客户端API
1.Socket这个类用于描述TCP的客户端
2. 常用构造器
Socket(String host, int port): 指定要连接的服务器地址和端口号
Socket(InetAddress host, int port): 指定要连接的服务器地址和端口号

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;public class _03SocketDemo {public static void main(String[] args) {//指定服务器的IP和端口号，返回一个客户端的Socket对象，连接服务器try {
//            Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9999);Socket socket=new Socket(InetAddress.getByName("192.168.1.120"),9999);//            System.out.println("-----客户端已经连接上了服务器-----");OutputStream out = socket.getOutputStream();PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(out,"Utf-8"),true);pw.println("你好，我是客户端,我现在非常开心，就像混凝土里面添加了爱情。");pw.println("爆发了詹姆斯传球勾股定理");System.out.println("发送完毕！");//测试客户端的其他方法InetAddress address = socket.getInetAddress();System.out.println("服务器地址"+address);InetAddress localAddress =socket.getLocalAddress();System.out.println("客户端地址"+localAddress);int localPort = socket.getLocalPort();System.out.println("客户端自己用于通信的端口号(系统分配的):"+localPort);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

3）流连接

客户端和服务器端的套接字对象诞生以后，必须进行输入、输出流的连接。
套接字调用 close()可以关闭双方的套接字连接，只要一方关闭连接，就会导致对方发生IOException异常。

三聊天小项目

服务端代码部分：

package com.se.day12.chat1;/*聊天服务器*/import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;public class ChatServer {//定义一个TCP通信协议的服务端属性private ServerSocket server;// 添加一个Map属性，用于存储多个客户端的表示与输出流对象，Map集合(散列表)private Map<String,PrintWriter> allOut;public ChatServer(int port){try {server = new ServerSocket(port);// 给map集合赋值allOut = new HashMap<String,PrintWriter>();} catch (IOException e) {System.out.println("----------服务器启动失败-----------");}}public void start(){try {while(true){System.out.println("---等待客户端连接---");Socket socket = server.accept();System.out.println("---一个客户端连接成功---");// 没获取一个客户端的socket对象，就应该将其放入一个并发线程中getClientInfoHandler getClientInfoHandler = new getClientInfoHandler(socket);Thread thread = new Thread(getClientInfoHandler);thread.start();}} catch (IOException e) {System.out.println("---一个客户端连接超时---");}}public static void main(String[] args) {// 创建一个具体的服务器对象ChatServer chatServer = new ChatServer(8848);//调用聊天的主方法chatServer.start();}/*定义一个处理客户端信息的处理器，即一个任务体*/class getClientInfoHandler implements Runnable{// 因为run方法中使用了start方法中的socket局部变量// 所以可以在该类中添加一个属性，run方法中可以访问该类的属性private Socket socket;// 提供一个构造器，将start方法中的局部变量socket传进来，给属性赋值，这样run方法中使用的socket就是//start方法中的局部变量指向的对象。public getClientInfoHandler(Socket socket) {this.socket = socket;}public void run() {String nickname = null;try {//通过服务端的Socket对象获取输入流，读取客户端发送过来的信息InputStream inputStream = socket.getInputStream();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream,"utf-8"));// 通过服务端的Socket对象，获取输出流，将信息返回给客户端OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(outputStream,"utf-8"),true);//先获取客户端的昵称nickname = br.readLine();//判断昵称是否重复,如果已经被占用，加后缀while(allOut.containsKey(nickname)){nickname = nickname+"_"+System.currentTimeMillis();}// 将昵称告诉客户端pw.println(nickname);// 将输出流添加到Map集合中allOut.put(nickname,pw);System.out.println("-------在线人数: " +allOut.size()+"人------");// 循环打印客户端发送的信息String info = "";while((info = br.readLine())!=null){if (info.startsWith("@")){//私聊sendPrivateInfo(nickname,info);}else {//将信息info发送到所有的客户端里sendToAllClient(nickname,info);}}} catch (Exception e) {System.out.println("---一个客户端离线了---");// 删除队友的键值对儿allOut.remove(nickname);System.out.println("-------在线人数: " +allOut.size()+"------");}}
//        public void sendPrivateInfo(String nickname,String info){
//            String[] split = info.split(":");
//            split[0]=split[0].substring(1);
//            if(allOut.containsKey(split[0])){
//                allOut.get(nickname).println("你悄悄对"+split[0]+"说："+split[1]);
//                allOut.get(split[0]).println(nickname+"悄悄对你说："+split[1]);
//            }else {
//                allOut.get(nickname).println("该用户不在线");
//            }
//
//        }public void sendPrivateInfo(String nickname,String info){String s1 = info.substring(1, info.indexOf(":"));String s2 = info.substring(info.indexOf(":")+1);if(allOut.containsKey(s1)){allOut.get(nickname).println("你悄悄对"+s1+"说："+s2);allOut.get(s1).println(nickname+"悄悄对你说："+s2);}else {allOut.get(nickname).println("该用户不在线");}}public void sendToAllClient(String nickname,String info){// 遍历Map里的所有输出流，来发送info信息Set<String> nicks = allOut.keySet();for(String nick:nicks){// 获取对应的输出流，然后发送信息allOut.get(nick).println(nickname+"说："+info);}}}}

客户端代码部分：

package com.se.day12.chat1;/*聊天客户端*/import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;public class ChatClient {//定义一个TCP通信协议的客户端属性private Socket socket;public ChatClient(){//获取socket对象，同时向服务端发送连接请求，连接失败，Connection refusedtry {socket = new Socket("localhost",8848);} catch (IOException e) {System.out.println("---服务器崩溃---");}}//聊天的启动方法public void start() {try {// 获取一个获取服务端信息的处理器任务Runnable task = new GetServerInfoHandler();// 创建一个线程对象Thread thread = new Thread(task);thread.start();//获取向服务器发送信息的的输出流对象OutputStream os = socket.getOutputStream();// 封装成字符缓存流，可以按行输出PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(os,"Utf-8"),true);//使用控制台扫描对象类型，不断地扫描控制台上的文字Scanner scan = new Scanner(System.in);//先设置昵称System.out.println("请输入您的昵称：");String nickname = scan.nextLine();// 将昵称发送给服务器，让服务器校验昵称是否已经被占用pw.println(nickname);System.out.println("===开始聊天===");while(true){String s = scan.nextLine();//将扫描的信息发送到服务端pw.println(s);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}public static void main(String[] args) {//创建一个具体的聊天客户端  对象ChatClient chatClient = new ChatClient();//调研客户端的主方法chatClient.start();}/*编写一个获取服务端信息的处理器。即一个任务体*/class GetServerInfoHandler implements Runnable{@Overridepublic void run() {try {// 获取接收服务端发送过来的数据的输入流对象InputStream is = socket.getInputStream();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is,"utf-8"));//获取自己的昵称：String nickname = br.readLine();System.out.println("您的昵称为："+nickname);String line = "";while((line = br.readLine())!=null){System.out.println(line);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}}

查看全文

http://www.mrgr.cn/news/2317.html