Java核心类库之(网络编程:网络编程入门、UDP通信程序、TCP通信程序)

简介: 黑马程序员全套Java教程_Java基础入门视频教程,零基础小白自学Java必备教程

以下博客是根据黑马视频写的Javase全集博客笔记:黑马程序员全套Java教程_Java基础入门视频教程,零基础小白自学Java必备教程


(一)Java语言基础

(二)Java面向对象编程

(三)Java核心类库之(常用API、字符串类、集合类、泛型)

(四) Java核心类库之(异常机制)

(五)Java核心类库之(字符集/编码集、File类、递归、IO流:字节流、字符流、特殊操作流)

(六)Java核心类库之(类加载器、反射机制、模块化)

(七)Java核心类库之(Lambda表达式)

(八)Java核心类库之(接口组成更新、方法引用、函数式接口)

(九)Java核心类库之(Stream流:生成、中间、终结、收集操作)

(十)Java核心类库之(多线程:实现多线程、线程同步)

(十一)Java核心类库之(网络编程:网络编程入门、UDP通信程序、TCP通信程序)


1 网络编程入门

1.1 网络编程概述

计算机网络:是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及 其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统

image.png

网络编程:在网络通信协议下,实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换

1.2 网络编程三要素

IP地址


要想让网络中的计算机能够 互相通信,必须为每台计算机指定一个标识号, 通过这个标识号来指定要接收数据的计算机和识别发送的计算机,而IP地址就是这个标识号。也就是设备的标识

端口


网络的通信, 本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序,那么在网络通信时,如何区分这些应用程序呢?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应用程序了。也就是应用程序的标识

协议


通过计算机网络可以使多 台计算机实现连接,位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守-定的规则,这就好比在道路中行驶的汽车-定要遵守交通规则一 样。在计算机网络中,这些连接和通信的规则被称为网络通信协议,它对数据的传输格式、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才能完成数据交换。常见的协议有UDP协议和TCP协议

1.3 IP地址

IP地址:是网络中设备的唯一标识


IP地址分为两大类


IPv4:是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。 按照TCP/IP规定,IP地址用二进制来表示, 每个P地址长32bit,也就是4个字节。例如一个采用I进制形式的IP地址是11000000 101010000000001 01000010" ,这么长的地址,处理起来也太费劲了。为了方便使用,IP地址经常被写成+进制的形式,中间使用符号"分隔不同的字节。于是,. 上面的IP地址可以表示为"192168. 1.66" . IP地址的这种表示法叫做"盼+进制表示法”, 这显然比1和0容易记忆得多


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。为了扩大地址空间,通过IPv6重新定义地址空间,采用128位地址长度,每16个字节-组,分成8组十六进制数,这样就解决了网络地址资源数量不够的问题


常用命令:


ipconfig: 查看本机P地址

ping IP地址:检查网络是否连通

特殊IP地址127.0.0.1:是回送地址,可以代表本机地址,一般用来测试使用


1.4 InetAddress的使用

为了方便我们对IP地址的获取和操作, Java提供了一个类InetAddress供我们使用


InetAddress:此类表示Internet协议(IP) 地址


导包:import java.net.InetAddress


方法名 说明

static InetAddress getByName(String host) 确定主机名称的IP地址。 主机名称可以是机器名称,也可以是IP地址

String getHostName() 获取此IP地址的主机名

String getHostAddress() 返回文本显示中的IP地址字符串

范例

package test;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //1,static InetAddress getByName(String host)   确定主机名称的IP地址。 主机名称可以是机器名称,也可以是IP地址
//        InetAddress address = InetAddress.getByName("YM");
        InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.128.1"); //推荐使用
        System.out.println(address); //YM/192.168.128.1
        //2,String getHostName()  获取此IP地址的主机名
        String hostName = address.getHostName();
        System.out.println(hostName); //YM
        //3,String getHostAddress()   返回文本显示中的IP地址字符串
        String hostAddress = address.getHostAddress();
        System.out.println(hostAddress); //192.168.128.1
    }
}

1.5 端口

端口:设备上应用程序的唯一标识

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

1.6 协议

协议:计算机网络中,连接和通信的规则被称为网络通信协议

UDP协议


用户数据报协议(User Datagram Protocol)

UDP是无连接通信协议, 即在数据传输时,数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说,当一台计算机向另外-台计算机发送数据时,发送端不会确认接收端是否存在,就会发出数据,同样接收端在收到数据时,也不会向发送端反馈是否收到数据。

由于使用UDP协议消耗资源小,通信效率高,所以通常都会用于音频视频和普通数据的传输

例如视频会议通常采用UDP协议, 因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包,也不会对接收结果产生大影响。但是在使用UDP协议传送数据时,由于UDP的面向无连接性,不能保证数据的完整性,因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议

TCP协议


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。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端,由客户端向服务端发出连接请求,每次连接的创建都需要经过“三次握手"


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

image.png

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。例如上传文件、下载文件、 浏览网页等


2 UDP通信程序

2.1 UDP通信原理

UDP协议是一种不可靠的网络协议,它在通信的两端各建立一个Socket对象, 但是这两个Socket只是发送,接收数据的对象因此对于基于UDP协议的通信双方而言,没有所谓的客户端和服务器的概念


Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket


2.2 UDP发送数据

发送数据的步骤

1、创建发送端的Socket对象(DatagramSocket):DatagramSocket()

2、创建数据, 并把数据打包:DatogramPacket (byte[] buf, int Length, InetAddress address, int port)

3、调用DatagramSocket对象的方法发送数据:void send(DatagramPacket p)

4、关闭发送端:void close()

范例

package test;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        //2、创建数据, 并把数据打包
        //DatogramPacket (byte[] buf, int Length, InetAddress address, int port)
        // 构造一个数据包,发送长度为length的数据 包到指定主机上的指定端口号。
        byte[] bys = "hello,java".getBytes();
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10086);
        //3、调用DatagramSocket对象的方法发送数据
        //void send(DatagramPacket p)
        ds.send(dp);
        //4、关闭发送端
        ds.close();
    }
}

2.3 UDP接收数据

接收数据的步骤

1、创建接收端的Socket对象(DatagramSocket):DatagramSocket(int port)

2、创建一个数据包, 用于接收数据:DatagramPacket(byte[] buf, int length)

3、调用DatagramSocket对象的方法接收数据:void receive(DatagramPacketp)

4、解析数据包, 并把数据在控制台显示:byte[] getData()、int getLength()

5、关闭接收端:void close()

package test;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建接收端的Socket对象(DatagramSocket):DatagramSocket(int port)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
        //2、创建一个数据包, 用于接收数据
        //DatagramPacket(byte[] buf, int length):构造一个DatagramPacket用来接收长度为length的数据包
        byte[] bys = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
        //3、调用DatagramSocket对象的方法接收数据:void receive(DatagramPacketp)
        ds.receive(dp);
        //4、解析数据包, 并把数据在控制台显示:
        // byte[] getData():返回数据缓冲区 int getLength()
        byte[] datas = dp.getData();
        //int getlength():返回要发送的数据长度或接收的数据长度
        int len = dp.getlength();
        String dataString = new String(datas,0,len);
        System.out.println("数据是:"+dataString);
        //5、关闭接收端:void close()
        ds.close();
    }
}

2.4 范例

image.png


发送端

package test;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建发送端的Socket对象(DatagramSocket):DatagramSocket()
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        //键盘录入数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            if ("886".equals(line)) {
                break;
            } else {
                //创建数据并把数据打包
                byte[] bys = line.getBytes();
                DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 1001);
                //3、调用DatagramSocket对象的方法发送数据:void send(DatagramPacket p)
                ds.send(dp);
            }
        }
        ds.close();
    }
}

接收端

package test;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建接收端的Socket对象(DatagramSocket):DatagramSocket(int port)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(1001);
        while(true) {
            //创建一个数据包接收数据
            byte[] bys = new byte[1024];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
            //调用DatagramSocket对象的方法接收数据:void receive(DatagramPacketp)
            ds.receive(dp);
            //解析数据包, 并把数据在控制台显示:byte[] getData()、int getLength()
            System.out.println("数据是:" + new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()));
        }
        //关闭
//        ds.close();
    }
}

3 TCP通信程序

3.1 TCP通信原理

TCP通信协议是一种可靠的网络协议, 它在通信的两端名建立一个Socke对象, 从而在通信的两端形成网络虚拟链路

一旦建立了 虚拟的网络链路,两端的程序就可以通过虚拟链路进行通信

Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装,使用Socket对象来代表两端的通信端口,并通过Socket产生l0流来进行网络通信

Java为客户端提供了Socket类,为服务器端提供了ServerSocket类

3.2 TCP发送数据

发送数据的步骤

1、创建客户端的Socket对象(Socket):Socket(String host, int port)

2、获取输出流,写数据:OutputStream对象的getOutputStream()方法

3、释放资源:void close()

范例:

package test;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建客户端的Socket对象(Socket):Socket(String host, int port)
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);
        //2、获取输出流,写数据:OutputStream对象的getOutputStream()方法
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("hello,java".getBytes());
        //3、释放资源:void close()
        s.close();
    }
}

3.3 TCP接收数据

接收数据的步骤


1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket):ServerSocket(int port)

2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()

3、获取输入流, 读数据,并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法

4、释放资源:void close()

范例


package test;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket):ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
        //2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
        Socket s = ss.accept();
        //3、获取输入流, 读数据,并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1014];
        int len = is.read(bys);
        String data = new String(bys,0,len);
        System.out.println(data);
        //4、释放资源:void close()
        s.close();
        ss.close();
    }
}

3.4 案例

3.4.1 练习一:服务器给出反馈

image.png


客户端

package test;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建客户端的Socket对象(Socket):Socket(String host, int port)
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);
        //2、获取输出流,写数据:OutputStream对象的getOutputStream()方法
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("hello,java".getBytes());
        //接收服务器反馈
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = is.read(bys);
        String data = new String(bys,0,len);
        System.out.println("客户端:"+data);
        //3、释放资源:void close()
        s.close();
        //客户端:数据已经收到
    }
}

服务器

package test;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket):ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
        //2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
        Socket s = ss.accept();
        //3、获取输入流, 读数据,并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1014];
        int len = is.read(bys);
        String data = new String(bys,0,len);
        System.out.println("服务器:"+data);
        //给出反馈
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("数据已经收到".getBytes());
        //4、释放资源:void close()
        s.close();
        ss.close();
        //服务器:hello,java
    }
}

3.4.2 练习二:客户端数据来源于键盘录入

image.png


客户端

package test;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建客户端的Socket对象(Socket):Socket(String host, int port)
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);
        //数据来源于键盘录入,直到886停止
        System.out.println("请输入数据");
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        //封装输出流对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        String line;
        while((line= br.readLine())!=null) {
            if("886".equals(line)) {
                break;
            }
            //获取输出流对象
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        //释放资源
        s.close();
//        hello
//        886
    }
}

服务器

package test;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket):ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
        //2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
        Socket s = ss.accept();
        //3、获取输入流, 读数据,并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
//        InputStream is = s.getInputStream();
//        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
//        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
        BufferedReader br  = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        String line;
        while((line=br.readLine())!=null) {
            System.out.println(line);
        }
        //4、释放资源:void close()
        s.close();
        //hello
    }
}

3.4.3 练习三:服务器数据写入文本文件

image.png


服务器

package test;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket):ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
        //2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
        Socket s = ss.accept();
        //3、获取输入流, 读数据,并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
        BufferedReader br  = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //把数据写入文本文件
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test\\java.txt"));
        String line;
        while((line=br.readLine())!=null) {
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        //4、释放资源:void close()
        bw.close();
        ss.close();
        //文件中数据:hello
    }
}

3.4.4 练习四:客户端数据来源于文本文件

image.png


客户端

package test;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建客户端的Socket对象(Socket):Socket(String host, int port)
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);
        //封装文本文件数据
        BufferedReader br  =new BufferedReader(new FileReader("E:\\test\\fos.txt"));
        //封装输出流对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        String line;
        while((line= br.readLine())!=null) {
            //获取输出流对象
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        //释放资源
        br.close();
        s.close();
    }
}

3.4.5 练习五:上传文件服务器给出反馈

image.png


客户端

package test;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建客户端的Socket对象(Socket):Socket(String host, int port)
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);
        //封装文本文件数据
        BufferedReader br  =new BufferedReader(new FileReader("E:\\test\\fos.txt"));
        //封装输出流对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        String line;
        while((line= br.readLine())!=null) {
            //获取输出流对象
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
//        //自定义结束标记
//        bw.write("886");
//        bw.newLine();
//        bw.flush();
        s.shutdownOutput();//Socket类中方法:表示输出结束
        //接收反馈
        BufferedReader brClient = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        String data = brClient.readLine(); //等待读取数据
        System.out.println("服务器的反馈:"+data); //服务器的反馈:文件上传成功
        //释放资源
        br.close();
        s.close();
    }
}

服务端

package test;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket):ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
        //2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
        Socket s = ss.accept();
        //3、获取输入流, 读数据,并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
        BufferedReader br  = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //把数据写入文本文件
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test\\java.txt"));
        String line;
        while((line=br.readLine())!=null) { //等待读取数据
//            if("886".equals(line)) {
//                break;
//            }
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        //给出反馈
        BufferedWriter bwServer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        bwServer.write("文件上传成功");
        bwServer.newLine();
        bwServer.flush();
        //4、释放资源:void close()
        bw.close();
        ss.close();
    }
}

3.4.6 练习六:多线程实现文件上传

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服务端

package test;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket):ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
        while(true) {
            //监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
            Socket s = ss.accept();
            //为每一个客户端开启一个线程
            new Thread(new ServerThread(s)).start();
        }
    }
}

服务端多线程

package test;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class ServerThread implements Runnable {
    private Socket s;
    public ServerThread(Socket s) {
        this.s = s;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            //接收数据写入文本文件
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
//            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test\\java.txt"));
            //解决名称冲突问题,上传到不同文件中
            int count = 0;
            File file = new File("E:\\test\\["+count+"]java.txt");
            while(file.exists()) {
                count++;
                file = new File("E:\\test\\["+count+"]java.txt");
            }
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file));
            String line;
            while ((line=br.readLine()) != null) {
                bw.write(line);
                bw.newLine();
                bw.flush();
            }
            //给出反馈
            BufferedWriter bwSever  =new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
            bwSever.write("文件上传成功");
            bwSever.newLine();
            bwSever.flush();
            //释放资源
            s.close();
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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