Java网络编程详解(二)

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数据传输服务DTS,同步至DuckDB 3个月
简介: Java网络编程详解(二)

三、使用Socket进行数据传输


通过Socket对象,我们就可以获取到对应的I/O流进行网络数据传输:


public static void main(String[] args) {
        try (Socket socket = new Socket("localhost", 8080);
             Scanner scanner = new Scanner(System.in)){
            System.out.println("已连接到服务端!");
            OutputStream stream = socket.getOutputStream();
            OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(stream);  //通过转换流来帮助我们快速写入内容
            System.out.println("请输入要发送给服务端的内容:");
            String text = scanner.nextLine();
            writer.write(text+'\n');   //因为对方是readLine()这里加个换行符
            writer.flush();
            System.out.println("数据已发送:"+text);
        }catch (IOException e){
            System.out.println("服务端连接失败!");
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("客户端断开连接!");
        }
    }
}



public static void main(String[] args) {
    try(ServerSocket server = new ServerSocket(8080)){    //将服务端创建在端口8080上
        System.out.println("正在等待客户端连接...");
        Socket socket = server.accept();
        System.out.println("客户端已连接,IP地址为:"+socket.getInetAddress().getHostAddress());
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));  //通过
        System.out.print("接收到客户端数据:");
        System.out.println(reader.readLine());
        socket.close();   //和服务端TCP连接完成之后,记得关闭socket
    }catch (IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}


同理,既然服务端可以读取客户端的内容,客户端也可以在发送后等待服务端给予响应:


public static void main(String[] args) {
    try (Socket socket = new Socket("localhost", 8080);
         Scanner scanner = new Scanner(System.in)){
        System.out.println("已连接到服务端!");
        OutputStream stream = socket.getOutputStream();
        OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(stream);  //通过转换流来帮助我们快速写入内容
        System.out.println("请输入要发送给服务端的内容:");
        String text = scanner.nextLine();
        writer.write(text+'\n');   //因为对方是readLine()这里加个换行符
        writer.flush();
        System.out.println("数据已发送:"+text);
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        System.out.println("收到服务器返回:"+reader.readLine());
    }catch (IOException e){
        System.out.println("服务端连接失败!");
        e.printStackTrace();
    }finally {
        System.out.println("客户端断开连接!");
    }
}



public static void main(String[] args) {
    try(ServerSocket server = new ServerSocket(8080)){    //将服务端创建在端口8080上
        System.out.println("正在等待客户端连接...");
        Socket socket = server.accept();
        System.out.println("客户端已连接,IP地址为:"+socket.getInetAddress().getHostAddress());
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));  //通过
        System.out.print("接收到客户端数据:");
        System.out.println(reader.readLine());
        OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream());
        writer.write("已收到!");
        writer.flush();
    }catch (IOException e){
        e.printStackTrace();
    }
}


我们可以手动关闭单向的流:


socket.shutdownOutput();  //关闭输出方向的流
socket.shutdownInput();  //关闭输入方向的流


如果我们不希望服务端等待太长的时间,我们可以通过调用setSoTimeout()方法来设定IO超时时间:


socket.setSoTimeout(3000);


当超过设定时间都依然没有收到客户端或是服务端的数据时,会抛出异常:


java.net.SocketTimeoutException: Read timed out
  at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
  at java.net.SocketInputStream.socketRead(SocketInputStream.java:116)
  at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:171)
  at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:141)
  at sun.nio.cs.StreamDecoder.readBytes(StreamDecoder.java:284)
  at sun.nio.cs.StreamDecoder.implRead(StreamDecoder.java:326)
  at sun.nio.cs.StreamDecoder.read(StreamDecoder.java:178)
  at java.io.InputStreamReader.read(InputStreamReader.java:184)
  at java.io.BufferedReader.fill(BufferedReader.java:161)
  at java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:324)
  at java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:389)
  at com.test.Main.main(Main.java:41)


我们之前使用的都是通过构造方法直接连接服务端,那么是否可以等到我们想要的时候再去连接呢?


try (Socket socket = new Socket(); //调用无参构造不会自动连接
     Scanner scanner = new Scanner(System.in)){ 
    socket.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080), 1000);  //手动调用connect方法进行连接


如果连接的双方发生意外而通知不到对方,导致一方还持有连接,这样就会占用资源,因此我们可以使用setKeepAlive()方法来防止此类情况发生:


socket.setKeepAlive(true);


当客户端连接后,如果设置了keeplive为 true,当对方没有发送任何数据过来,超过一个时间(看系统内核参数配置),那么我们这边会发送一个ack探测包发到对方,探测双方的TCP/IP连接是否有效。


TCP在传输过程中,实际上会有一个缓冲区用于数据的发送和接收:


57e1accde241def093d9b7fd5b987986_b4bce065b7ac00f1fafa8fc05d991927.png


此缓冲区大小为:8192,我们可以手动调整其大小来优化传输效率:


socket.setReceiveBufferSize(25565);   //TCP接收缓冲区
socket.setSendBufferSize(25565);    //TCP发送缓冲区


四、使用Socket传输文件


既然Socket为我们提供了IO流便于数据传输,那么我们就可以轻松地实现文件传输了。


五、使用浏览器访问Socket服务器


在了解了如何使用Socket传输文件后,我们来看看,浏览器是如何向服务器发起请求的:


public static void main(String[] args) {
        try(ServerSocket server = new ServerSocket(8080)){    //将服务端创建在端口8080上
            System.out.println("正在等待客户端连接...");
            Socket socket = server.accept();
            System.out.println("客户端已连接,IP地址为:"+socket.getInetAddress().getHostAddress());
            InputStream in = socket.getInputStream();  //通过
            System.out.println("接收到客户端数据:");
            while (true){
                int i = in.read();
                if(i == -1) break;
                System.out.print((char) i);
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }


我们现在打开浏览器,输入http://localhost:8080或是http://127.0.0.1:8080/,来连接我们本地开放的服务器。


我们发现浏览器是无法打开这个链接的,但是我们服务端却收到了不少的信息:


GET / HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8080
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
sec-ch-ua: "Chromium";v="94", "Google Chrome";v="94", ";Not A Brand";v="99"
sec-ch-ua-mobile: ?0
sec-ch-ua-platform: "macOS"
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/94.0.4606.81 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-User: ?1
Sec-Fetch-Dest: document
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,und;q=0.8,en;q=0.7



实际上这些内容都是Http协议规定的请求头内容。HTTP是一种应用层协议,全称为超文本传输协议,它本质也是基于TCP协议进行数据传输,因此我们的服务端能够读取HTTP请求。但是Http协议并不会保持长连接,在得到我们响应的数据后会立即关闭TCP连接。


既然使用的是Http连接,如果我们的服务器要支持响应HTTP请求,那么就需要按照HTTP协议的规则,返回一个规范的响应文本,首先是响应头,它至少要包含一个响应码:


HTTP/1.1 200 Accpeted


然后就是响应内容(注意一定要换行再写),我们尝试来编写一下支持HTTP协议的响应内容:


public static void main(String[] args) {
    try(ServerSocket server = new ServerSocket(8080)){    //将服务端创建在端口8080上
        System.out.println("正在等待客户端连接...");
        Socket socket = server.accept();
        System.out.println("客户端已连接,IP地址为:"+socket.getInetAddress().getHostAddress());
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));  //通过
        System.out.println("接收到客户端数据:");
        while (reader.ready()) System.out.println(reader.readLine());   //ready是判断当前流中是否还有可读内容
        OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream());
        writer.write("HTTP/1.1 200 Accepted\r\n");   //200是响应码,Http协议规定200为接受请求,400为错误的请求,404为找不到此资源(不止这些,还有很多)
        writer.write("\r\n");   //在请求头写完之后还要进行一次换行,然后写入我们的响应实体(会在浏览器上展示的内容)
        writer.write("lbwnb!");
        writer.flush();
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    }
}


我们可以打开浏览器的开发者模式(这里推荐使用Chrome/Edge浏览器,按下F12即可打开),我们来观察一下浏览器的实际请求过程。

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