Java網路編程基礎_ZenDei技術網路在線

Java網路編程基於TCP/UDP協議的基礎之上，TCP/IP協議是一個協議簇。裡面包括很多協議的，UDP只是其中的一個，之所以命名為TCP/IP協議，因為TCP、IP協議是兩個很重要的協議，就用他兩命名了。那麼首先我們先介紹一下TCP和UDP的特點： 1.TCP（Transmission Con ...

Java網路編程基於TCP/UDP協議的基礎之上，TCP/IP協議是一個協議簇。裡面包括很多協議的，UDP只是其中的一個，之所以命名為TCP/IP協議，因為TCP、IP協議是兩個很重要的協議，就用他兩命名了。那麼首先我們先介紹一下TCP和UDP的特點：

1.TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）是面向連接的，也就是說在以TCP協議發送數據的之前需要兩台主機建立連接，一個TCP連接必須要經過三次“對話”才能建立起來，也俗稱“三次握手”，其中的過程非常複雜，下麵將以簡單的形式介紹一下三次握手的過程：

有兩台主機，主機A與主機B。

1）主機A向主機B發出連接請求數據包：“我想給你發數據，可以嗎？”，這是第一次對話；

2）主機B向主機A發送同意連接和要求同步（同步就是兩台主機一個在發送，一個在接收，協調工作）的數據包：“可以，你什麼時候發？”，這是第二次對話；

3）主機A再發出一個數據包確認主機B的要求同步：“我現在就發，你接著吧！”，這是第三次對話。

三次“對話”的目的是使數據包的發送和接收同步，經過三次“對話”之後，主機A才向主機B正式發送數據。

TCP建立連接需要三次握手，而斷開連接需要四次，即四次揮手：

1）主機A向主機B發送請求斷開連接，這是第一次對話；

2）主機B收到主機A的斷開連接請求，返回確認，這是第二次對話；

3）主機B在接收完所有數據之後，向主機A發送確認斷開連接，這是第三次對話；

4）主機A回覆確認斷開，這是第四次對話；

這四次對話完成之後，主機A和主機B才正式斷開連接。

2.UDP（User Data Protocol，用戶數據報協議)，與TCP相反，UDP是不面向連接的協議，所以也是不可靠傳輸，只能儘力傳輸數據而保證數據傳輸的可靠性，常用於視頻會議或者消息發送等服務。

瞭解了基本的概念特點之後，我們將使用Java編程的方式來實現基於這兩種協議的數據傳輸過程：

UDP

傳輸數據與我們生活中寄快遞很相似，在寄快遞的時候，我們首先要用一個盒子將物品打包起來，再通過物流公司寄送出去，那麼傳輸數據也是類似的：

首先client,DatagramSocket對象就類似與快遞公司，負責最後的物品寄送，DatagramPacket對象就類似於打包過程，將所需要的數據進行打包。

 1 public class SendMessageDemo {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3         //採用UDP協議發送數據
 4         //1.創建DatagramSocket對象(快遞公司，負責發送數據)
 5         //空參 隨機綁定一個埠號進行使用 有參則指定埠號進行綁定
 6         DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
 7         InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
 8         int port = 10087;
 9         //2.打包數據，用位元組數組的形式發送
10         String str = "Hello world!";
11         byte[] bytes = str.getBytes();
12         DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
13         //3.發送數據
14         ds.send(dp);
15         //4.釋放資源
16         ds.close();
17 
18     }
19 }

對於Server端，接收到client發送的數據之後，需要對這些位元組進行解析，才能夠知道發送的是什麼內容:

 1 public class ReceiveMessageDemo {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3         //先運行接收進程，再運行發送進程
 4         //創建快遞公司用來接收數據包,必須綁定跟發送端發送的埠一致
 5         DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10087);
 6 
 7         //2.接收數據包
 8         byte[] bytes = new byte[1024];
 9         //使用空的數據包存儲數據
10         DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
11         //該方法是阻塞的，會一直等待發送方發送消息
12         ds.receive(dp);
13 
14         //3.解析數據包
15         byte[] data = dp.getData();//獲取接收到的數據
16         int length = dp.getLength();//獲取接收到的數據的長度
17         String str = new String(data,0,length);//解析成字元串的形式
18         InetAddress address = dp.getAddress();//獲取發送方的IP信息
19         int port = dp.getPort();
20         System.out.println("接收到的信息為:"+str+",來自主機:"+address+"埠為:"+port);
21         System.out.println("長度為:"+length);
22 
23 
24     }
25 }

如果想發送多條消息呢？我們可以使用while迴圈來接收用戶鍵盤輸入的消息:

 1 public class SendMessageAgent {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3 
 4         //發送方埠可以不指定隨機使用
 5         DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
 6 
 7         //創建要發送的數據包
 8         Scanner scanner = new Scanner(System.in);
 9         while(true) {
10             System.out.println("請輸入你要發送的內容:");
11             String s = scanner.nextLine();
12             if (s.equals("886")) {
13                 break;
14             }
15             //將輸入的字元串轉為位元組數組發送
16             byte[] message = s.getBytes();
17 
18             //選擇發送的主機和埠
19             InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
20             int port = 10088;
21             DatagramPacket dp = new DatagramPacket(message, message.length, address, port);
22 
23             //發送
24             ds.send(dp);
25         }
26         //釋放資源
27         ds.close();
28     }
29 }

TCP

如果要使用TCP協議發送數據，那麼和UDP所需要的對象是不一樣的:

 1 public class Client {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3         //TCP協議
 4         //1.創建socket對象
 5         //該對象綁定需要連接的主機與埠，如果連接失敗則代碼報錯
 6         Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);
 7 
 8         //TCP中以IO輸出流的形式發送，以輸入流的形式接收
 9         //2.獲取輸出流，並寫入數據
10         OutputStream os = socket.getOutputStream();
11         os.write("hello world!你們好".getBytes());
12 
13         //釋放資源 這裡進行四次揮手
14         os.close();
15         socket.close();
16 
17     }
18 }

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

        //1.創建serverSocket,並綁定接收埠(必須與發送的埠相同)
        ServerSocket socket = new ServerSocket(10000);

        //2.監聽連接，如果連接成功則返回一個socekt對象，沒有連接成功則阻塞等待
        Socket accept = socket.accept();//這裡進行三次握手

        //3.從accept中讀取輸入流，並獲取信息
        InputStream is = accept.getInputStream();
        //位元組流，一個位元組一個位元組的讀入，但是中文會出錯，一個中文三個位元組，讀入的時候會導致中文亂碼
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);//字元流，一個字元一個字元的讀入，解決中文問題
        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);//提升讀取效率
        int b;
        while((b=br.read()) != -1){//需要定義結束標記，不然會一直卡死在這裡等待讀取
            System.out.print((char) b);
        }
        //收到信息後寫入反饋
        InetAddress address = accept.getInetAddress();
        OutputStream outputStream = accept.getOutputStream();
        String returnMessage = "已經收到:"+address.getHostAddress()+address.getHostName()+"發來的信息!";
        outputStream.write(returnMessage.getBytes());
        //4.釋放資源
        accept.close();
        socket.close();
    }
}

需要先運行server端代碼，再運行client端代碼，因為client端如果沒有找到對應主機則會報錯。

文件傳輸

client端:

 1 public class client {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3         Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);
 4 
 5         BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("mysocketnet/clientdir/neural.png"));
 6         BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
 7 
 8         byte[] bytes = new byte[1024];
 9         int len;
10         while((len=bis.read(bytes)) != -1){
11             bos.write(bytes,0,len);
12         }
13 
14         socket.shutdownOutput();
15         //獲取伺服器的回寫數據
16         BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
17         String line = br.readLine();
18         System.out.println(line);
19 
20         socket.close();
21     }
22 }

通過多線程來解決多用戶同時上傳文件的問題，每有一個用戶建立連接就新創建一個線程來處理上傳文件的請求，可以採用線程池進行優化,採用runnable的方式創建線程，這樣我們可以定義自己的runnable方法來處理文件上傳請求:

 1 public class server {
 2     public static void main(String[] args) throws IOException {
 3 
 4         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10000);
 5         Socket accept = serverSocket.accept();
 6         //每建立一個連接，就創建一個線程來處理上傳請求！
 7         //創建線程池對象
 8         ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
 9                 3,//核心線程數量
10                 16,//線程池總大小
11                 60,//空閑時間
12                 TimeUnit.SECONDS,
13                 new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2),
14                 Executors.defaultThreadFactory(),
15                 new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
16         );
17         //new Thread(new SocketRunnable(accept) ).start();
18         pool.submit(new SocketRunnable(accept));
19 
20     }
21 }

public class SocketRunnable implements Runnable{
    Socket accept;
    public SocketRunnable(Socket accept){
        this.accept = accept;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("mysocketnet/serverdir/neural.png"));
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream());

            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
                bos.write(bytes, 0, len);
            }
            //回寫數據
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(accept.getOutputStream()));
            bw.write("上傳成功!");
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }catch (Exception e){
            System.out.println("上傳失敗");
        }finally {
            try {
                if(accept != null){
                accept.close();}
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}