Java學習-第一部分-第三階段-第一節：網路編程

来源:https://www.cnblogs.com/wenjie2000/archive/2022/09/08/16670708.html
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網路編程 筆記目錄：(https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/16378441.html) 網路基礎 網路通信 概念:兩台設備之間通過網路實現數據傳輸 網路通信:將數據通過網路從一臺設備傳輸到另一臺設備 java.net包下提供了一系列的類或介面,供程式員使用，完成 ...


網路編程

筆記目錄：(https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/16378441.html)

網路基礎

網路通信

  1. 概念:兩台設備之間通過網路實現數據傳輸
  2. 網路通信:將數據通過網路從一臺設備傳輸到另一臺設備
  3. java.net包下提供了一系列的類或介面,供程式員使用，完成網路通信

網路

  1. 概念:兩台或多台設備通過一定物理設備連接起來構成了網路

  2. 根據網路的覆蓋範圍不同，對網路進行分類:

    區域網:覆蓋範圍最小，僅僅覆蓋一個教室或一個機房
    城域網:覆蓋範圍較大，可以覆蓋一個城市
    廣域網:覆蓋範圍最大，可以覆蓋全國，甚至全球,萬維網是廣域網的代表

ip地址

  1. 概念:用於唯一標識網路中的每台電腦

  2. 查看ip地址: ipconfig

  3. ip地址的表示形式:點分十進位XX.XX.XX.XX

  4. 每一個十進位數的範圍:0~255

  5. ip地址的組成=網路地址+主機地址，比如:192.168.16.69

  6. IPv6是互聯網工程任務組設計的用於替代IPv4的下一代IP協議，其地址數量號稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個地址[1]。

  7. 由於IPv4最大的問題在於網路地址資源有限，嚴重製約了互聯網的應用和發展。IPv6的使用，不僅能解決網路地址資源數量的問題，而且也解決了多種接入設備連入互聯的障礙

ipv4地址分類

image

image

功能變數名稱

  1. www.baidu.com
  2. 好處:為了方便記憶，解決記ip的困難
  3. 概念:將ip地址映射成功能變數名稱(這裡怎麼映射上,HTTP協議)

埠號

  1. 概念:用於標識電腦上某個特定的網路程式

  2. 表示形式:以整數形式,範圍0~65535【0--216】

  3. 0~1024已經被占用,比如ssh 22, ftp 21, smtp 25 http 80（在網路開發中，不要使用0-1024的埠名花有主.）

  4. 常見的網路程式埠號:
    tomcat :8080
    mysql:3306

    oracle:1521

    salserver:1433

網路通訊協議

網路通信協議(tcp/ip)

TCP/IP (Transmission ControlProtocol/Internet Protocol)的簡寫.中文譯名為傳輸控制協議/網際網路互聯協議,又叫網路通訊協議,這個協議是lnternet最基本的協議、Internet國際互聯網路的基礎,簡單地說，就是由網路層的IP協議和傳輸層的TCP協議組成的。[示意圖]

image

網路通訊協議

image

TCP和UDP

TCP協議:傳輸控制協議

  1. 使用TCP協議前,須先建立TCP連接，形成傳輸數據通道
  2. 傳輸前，採用"三次握手"方式，是可靠的
  3. TCP協議進行通信的兩個應用進程:客戶端、服務端
  4. 在連接中可進行大數據量的傳輸
  5. 傳輸完畢，需釋放已建立的連接,效率低
  6. 舉例：打電話

UDP協議:用戶數據協議

  1. 將數據、源、目的封裝成數據包,不需要建立連接
  2. 每個數據報的大小限制在64K內,不適合傳輸大量數據
  3. 因無需連接，故是不可靠的
  4. 發送數據結束時無需釋放資源(因為不是面向連接的)，速度快
  5. 舉例:廁所通知，發簡訊，QQ給某人發消息 （直接發信息，不管是否能收到）

InetAddress

  1. 獲取本機InetAddress對象getLocalHost
  2. 根據指定主機名/功能變數名稱獲取ip地址對象getByName
  3. 獲取lnetAddress對象的主機名getHostName
  4. 獲取InetAddress對象的地址getHostAddress
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
    InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
    System.out.println(localHost);//DESKTOP-VUTHVJ2/192.168.1.173

    //2．根據指定主機名或ip獲取InetAddress對象
    InetAddress host1 = InetAddress.getByName("DESKTOP-VUTHVJ2");
    System.out.println("host1=" + host1); //DESKTOP-VUTHVJ2/192.168.1.173

    //3．根據功能變數名稱返回InetAddress對象，比如 www.baidu.com對應
    InetAddress host2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
    System.out.println(host2);//www.baidu.com/39.156.66.14

    //4，通過InetAddress對象，獲取對應的地址
    String hostAddress = host2.getHostAddress();
    System.out.println(hostAddress);//39.156.66.14

    //5．通過InetAddress對象，獲取對應的主機名/或者的功能變數名稱
    String hostName = host2.getHostName();
    System.out.println(hostName);//www.baidu.com
}

Socket

基本介紹

  1. 套接字(Socket)開髮網絡應用程式被廣泛採用，以至於成為事實上的標準。
  2. 通信的兩端都要有Socket，是兩台機器間通信的端點
  3. 網路通信其實就是Socket|間的通信。
  4. Socket允許程式把網路連接當成一個流，數據在兩個Socket間通過IO傳輸。
  5. 一般主動發起通信的應用程式屬客戶端,等待通信請求的為服務端

示意圖

image

TCP網路通信編程

基本介紹

  1. 基於客戶端服務端的網路通信
  2. 底層使用的是TCP/IP協議
  3. 應用場景舉例:客戶端發送數據,服務端接受並顯示控制台
  4. 基於Socket的TCP編程

image

應用案例1(使用位元組流)

  1. 編寫一個伺服器端,和一個客戶端

  2. 伺服器端在9999埠監聽

  3. 客戶端連接到伺服器端,，發送"hello, server"，然後退出

  4. 伺服器端接收到客戶端發送的信息,輸出,並退出

    image

    伺服器代碼

    import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1.在本機的9999埠監聽，等待連接
        //細節:要求在本機沒有其它服務在監聽9999
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服務端，在9999埠監聽，等待連接..");
        //2．當沒有客戶端連接9999埠時，程式會阻塞，等待連接
        //如果有客戶端連接，則會返回Socket對象，程式繼續
        //細節:這個ServerSocket可以通過accept()返回多個Socket[多個客戶端連接伺服器的併發]
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("伺服器端socket ="+socket.getClass());
        //
        //3．通過socket.getInputStream()讀取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4.IO讀取
        byte[] bytes = new byte[8];
        int readLen=0;
        while ((readLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            System.out.print(new String(bytes,0,readLen));
        }
        //5.關閉流和socket
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        //客戶端寫入到數據通道的數據，顯示
    }
}

    客戶端代碼

    import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1。連接服務端(ip,埠)
        //解讀:連接本機的9999埠，如果連接成功，返回Socket對象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客戶端socket返回=" + socket.getClass());
        //2．連接上後，生成Socket，通過socket.getOutputStream()
        //得到和socket對象關聯的輸出流對象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3．通過輸出流，寫入數據到數據通道
        outputStream.write("hello,world".getBytes());
        //關閉流對象
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客戶端退出");
    }
}

應用案例2(使用位元組流)

  1. 編寫一個服務囂端,和一個客戶端

  2. 伺服器端在9999埠監聽

  3. 客戶端連接到伺服器端，發送"hello, server",並接收伺服器端回發的"hello,client",再退出

  4. 伺服器端接收到客戶端發送的信息,輸出，併發送"hello, client",再退出

    示意圖

    image

    伺服器代碼

    import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1.在本機的9999埠監聽，等待連接
        //細節:要求在本機沒有其它服務在監聽9999
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服務端，在9999埠監聽，等待連接..");
        //2．當沒有客戶端連接9999埠時，程式會阻塞，等待連接
        //如果有客戶端連接，則會返回Socket對象，程式繼續
        //細節:這個ServerSocket可以通過accept()返回多個Socket[多個客戶端連接伺服器的併發]
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("伺服器端socket ="+socket.getClass());
        //
        //3．通過socket.getInputStream()讀取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4.IO讀取
        byte[] bytes = new byte[8];
        int readLen=0;
        while ((readLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            System.out.print(new String(bytes,0,readLen));
        }
        
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("hello, client".getBytes());
        //設置結束標記
        socket.shutdownOutput();

        //5.關閉流和socket
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        //客戶端寫入到數據通道的數據，顯示
    }
}

    客戶端代碼

    import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1。連接服務端(ip,埠)
        //解讀:連接本機的9999埠，如果連接成功，返回Socket對象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客戶端socket返回=" + socket.getClass());
        //2．連接上後，生成Socket，通過socket.getOutputStream()
        //得到和socket對象關聯的輸出流對象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3．通過輸出流，寫入數據到數據通道
        outputStream.write("hello,server".getBytes());
        //設置結束標記
        socket.shutdownOutput();

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        int readLen=0;
        byte[] bytes = new byte[8];
        while ((readLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            System.out.print(new String(bytes,0,readLen));
        }
        //關閉流對象
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客戶端退出");

    }
}

應用案例3(使用字元流)

  1. 編寫一個服務端,和一個客戶端

  2. 服務端在9999埠監聽

  3. 客戶端連接到服務端，發送"hello, server",並接收服務端回發的"hello,client",再退出

  4. 服務端接收到客戶端發送的信息,輸出,併發送"hello, client",再退出

    示意圖

    image

    伺服器端代碼

    import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1.在本機的9999埠監聽，等待連接
        //細節:要求在本機沒有其它服務在監聽9999
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服務端，在9999埠監聽，等待連接..");
        //2．當沒有客戶端連接9999埠時，程式會阻塞，等待連接
        //如果有客戶端連接，則會返回Socket對象，程式繼續
        //細節:這個ServerSocket可以通過accept()返回多個Socket[多個客戶端連接伺服器的併發]
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("伺服器端socket ="+socket.getClass());
        //
        //3．通過socket.getInputStream()讀取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4.IO讀取，使用字元流
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);

        //獲取socket關聯的輸出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello, client 字元流");
        bufferedWriter.newLine();//表示恢復內容結束
        bufferedWriter.flush();


        //5.關閉流和socket
        bufferedReader.close();
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        //客戶端寫入到數據通道的數據，顯示
    }
}

    客戶端代碼

    import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1。連接服務端(ip,埠)
        //解讀:連接本機的9999埠，如果連接成功，返回Socket對象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客戶端socket返回=" + socket.getClass());
        //2．連接上後，生成Socket，通過socket.getOutputStream()
        //得到和socket對象關聯的輸出流對象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3．通過輸出流，寫入數據到數據通道,使用字元流
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello,server 字元流");
        bufferedWriter.newLine();//插入一個換行符,表示寫入的內容結束，註意，要求對方使用readLine()!!否者讀不到結束
        bufferedWriter.flush();//如果使用的字元流，需要手動刷新，否則數據不會寫入數據通道

        //4。獲取和socket關聯的輸入流。讀取數據(字元)，並顯示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);

        //關閉流對象
        bufferedReader.close();//關閉外層流
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        System.out.println("客戶端退出");

    }
}

應用案例4

  1. 編寫一個服務端,和一個客戶端

  2. 伺服器端在8888埠監聽

  3. 客戶端連接到服務端，發送一張圖片d:\qie.png

  4. 伺服器端接收到客戶端發送的圖片，保存到src下,發送"收到圖片”再退出

  5. 客戶端接收到服務端發送的“收到圖片”，再退出

    伺服器端代碼

    import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服務端，在8888埠監聽，等待連接..");
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("伺服器端socket =" + socket.getClass());
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("src\\(1).png");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int readLen;
        while ((readLen = inputStream.read(bytes)) != -1) {
             fileOutputStream.write(bytes,0,readLen);
        }
        System.out.println("收到");

        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(outputStream);
        outputStreamWriter.write("收到圖片");
        outputStreamWriter.flush();
        socket.shutdownOutput();

        outputStreamWriter.close();
        fileOutputStream.close();
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();

        System.out.println("伺服器端結束");
    }
}

    客戶端代碼

    import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
//代碼還可以繼續優化
public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
        System.out.println("客戶端socket返回=" + socket.getClass());

        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("D:\\(1).png");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        while ((len = fileInputStream.read(bytes)) != -1) {
            outputStream.write(bytes,0,len);
        }
        socket.shutdownOutput();

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        System.out.println(bufferedReader.readLine());

        bufferedReader.close();
        outputStream.close();
        fileInputStream.close();
        socket.close();

        System.out.println("客戶端退出");
    }
}

編程題

  1. 編寫客戶端程式和伺服器端程式

  2. 客戶端可以輸入一個音樂文件名，比如高山流水,服務端收到音樂名後，可以給客戶端返回這個音樂文件，如果伺服器沒有這個文件，返回一個預設的音樂即可.

  3. 客戶端收到文件後，保存到本地d:\\

  4. 提示:該程式可以使用StreamUtils.java
    本質:其實就是指定下載文件的應用.結合文件上傳來做。

    伺服器端 代碼

    import java.io.*;
import java.net.*;

//伺服器端
public class B {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
        Socket socket = serverSocket.accept();
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        byte[] bytes = new byte[1024];
        int bytesLen;
        String s="";
        while ((bytesLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            s+=new String(bytes,0,bytesLen);
        }

        File file = new File("src\\",s);
        System.out.println("文件名：" +file.getPath());
        BufferedInputStream bufferedInputStream;
        if (file.exists()) {
            System.out.println("找到文件");
            bufferedInputStream= new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
        }else {
            System.out.println("未找到該文件");
            bufferedInputStream= new BufferedInputStream(new FileInputStream("src\\22.mp4"));
        }

        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        while ((bytesLen=bufferedInputStream.read(bytes))!=-1){
            byteArrayOutputStream.write(bytes,0,bytesLen);
        }
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        bytes = byteArrayOutputStream.toByteArray();
        bufferedOutputStream.write(bytes);
        bufferedOutputStream.flush();
        socket.shutdownOutput();

        bufferedOutputStream.close();
        bufferedInputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

    客戶端 代碼

    import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;


//客戶端
public class A {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9000);
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        System.out.println("請輸入文件名：");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String s = scanner.next();
        outputStream.write(s.getBytes());
        socket.shutdownOutput();
        System.out.println("等待中");

        BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int bytesLen;
        while ((bytesLen=bufferedInputStream.read(bytes))!=-1){
            byteArrayOutputStream.write(bytes,0,bytesLen);
        }
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("d:\\"+s));
        bufferedOutputStream.write(byteArrayOutputStream.toByteArray());

        bufferedOutputStream.close();
        byteArrayOutputStream.close();
        bufferedInputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
    }
}

netstat 指令

  1. netstat -an可以查看當前主機網路情況，包括埠監聽情況和網路連接情況(netstat -anb 可以看到哪個程式在使用這些埠)

  2. netstat -an | more可以分頁顯示

  3. 要求在dos控制臺下執行

說明:
(1) Listening表示某個埠在監聽
(2)如果有一個外部程式(客戶端)連接到該埠，就會顯示一條連接信息.

(3)可以輸入ctrl +c退出指令

TCP網路通訊不為人知的秘密

  1. 當客戶端連接到服務端後，實際上客戶端也是通過一個埠和服務端進行通訊的，這
    個埠是TCP/IP來分配的，是不確定的。
  2. 程式驗證

UDP編程

基本介紹

  1. 類 DatagramSocket和 DatagramPacket實現了基於UDP協議網路程式。

  2. UDP數據報通過數據報套接字DatagramSocket發送和接收，系統不保證UDP數據報一定能夠安全送到目的地，也不能確定什麼時候可以抵達。

  3. DatagramPacket 對象封裝了UDP數據報，在數據報中包含了發送端的IP地址和埠號以及接收端的IP地址和埠號。

  4. UDP協議中每個數據報都給出了完整的地址信息，因此無須建立發送方和接收方的連接

基本流程

  1. 核心的兩個類/對象DatagramSocket與DatagramPacket
  2. 建立發送端，接收端
  3. 建立數據包
  4. 調用DatagramSocket的發送、接收方法5.關閉DatagramSocket

image

應用案例

  1. 編寫一個接收端A,和一個發送端B
  2. 接收端A在9999埠等待接收數據(receive)
  3. 發送端B向接收端A發送數據"hello，明天吃火鍋~"
  4. 接收端A接收到發送端B發送的數據，回覆"好的,明天見",再退出
  5. 發送端接收回覆的數據，再退出

A埠 代碼

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class A {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1。創建一個DatagramSocket對象，準備在9999接收數據
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        //2。構建一個DatagramPacket 對象，準備接收數據
        //在前面講解UDP協議時，一個數據包最大64k
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        //3．調用接收方法，將通過網路傳輸的DatagramPacket對象
        // 填充到 packet對象
        //提示:當有數據包發送到本機的9999埠時，就會接收到數據
        // 如果沒有數據包發送到本機的9999埠，就會阻塞等待。
        System.out.println("接收端A等待接收數據..");
        socket.receive(packet);

        //4。可以把packet進行拆包，取出數據，並顯示。
        int length = packet.getLength();//實際接收到的數據位元組長度
        byte[] data = packet.getData();//接收到數據
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        data="好的,明天見".getBytes();
        DatagramPacket packet1 = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("192.168.1.173"), 9998);
        socket.send(packet1);

        socket.close();

        System.out.println("A退出");
    }
}

B埠代碼

import java.io.IOException;
import java.net.*;

public class B {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.創建DatagramSocket對象，準備在9998埠接收數據
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);
        //2．將需要發送的數據，封裝到DatagramPacket對象
        byte[] data="hello，明天吃火鍋~".getBytes();
        //說明:封裝的DatagramPacket對象 data 內容位元組數組，data.length ，主機(IP)，埠
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("192.168.1.173"), 9999);
        socket.send(packet);

        System.out.println("接收端B等待回覆數據..");
        byte[] buf = new byte[1024];
        packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        socket.receive(packet);

        //4。可以把packet進行拆包，取出數據，並顯示。
        int length = packet.getLength();//實際接收到的數據位元組長度
        data = packet.getData();//接收到數據
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        //關閉資源
        socket.close();
        System.out.println("B退出");

    }
}

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