Java Socket应用

Java Socket应用
Socket编程
1、网络基础知识
Java Socket应用

TCP/IP协议
(1)TCP/IP是目前世界上应用最为广泛的协议
是以TCP和IP为基础的不同层次上多个协议的集合
也称: TCP/IP 协议族 或 TCP/IP 协议栈

(2)TCP: Transmission Control Protocol 传输控制协议
(3)IP: Internet Protocol 互联网协议
Java Socket应用

IP地址
为实现网络中不同计算机之间的通讯, 每台机器都必须有一个唯一的标识 --- IP 地址
IP地址格式 : 数字型, 如: 192.168.0.1

端口
(1)用于区分不同应用程序
(2)端口号范围为0~ 65535, 其中0 ~ 1023 为系统所保留
(3)IP地址和端口号组成了所谓的Socket, Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的终结点, 是TCP和UDP的基础.
(4)http: 80  ftp: 21  telnet: 23

针对网络通信的不同层次, Java提供的网络功能有四大类:
(1)InetAddress: 用于标识网络上的硬件资源
(2)URL: 统一资源定位符 通过URL可以直接读取或写入网络上的数据.
(3)Sockets: 使用TCP协议实现网络通信的Socket相关的类.
(4)Datagram: 使用UDP协议, 将数据保存在数据报中, 通过网络进行通信.


2、InetAddress类
(1)InetAddress类用于标识网络上的硬件资源, 表示互联网协议(IP)地址.
例子:
package socket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.Arrays;

/**
 * Created by gailun on 2018/6/8.
 */
public class SocketDemo {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //获取本机的InetAddress实例
        InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println("计算机名:"+address.getHostName());
        System.out.println("IP地址:"+address.getHostAddress());
        byte[] bytes = address.getAddress();  //获取字节数组形式的IP地址
        System.out.println("字节数组形式的IP:"+ Arrays.toString(bytes));
        System.out.println(address);

        //根据机器名获取InetAddress实例
        InetAddress address1 = InetAddress.getByName("LAPTOP-TLEHE8OL");
        System.out.println("计算机名:"+address1.getHostName());
        System.out.println("IP地址:"+address1.getHostAddress());

        InetAddress address2 = InetAddress.getByName("192.168.3.109");
        System.out.println("计算机名:"+address2.getHostName());
        System.out.println("IP地址:"+address2.getHostAddress());
    }
}
执行结果:
Java Socket应用

3、URL
(1)URL(Uniform Resource Locator) 统一资源定位符, 表示Internet上某一资源的地址
(2)URL由两部分组成: 协议名称和资源名称, 中间用冒号隔开.
(3)在java.net包中, 提供了URL类来表示URL.
例子:
package socket;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

/**
 *  URL常用方法
 * Created by gailun on 2018/6/8.
 */
public class URLDemo {
    public static void main(String[] args) throws MalformedURLException {
        //创建一个URL实例
        URL imooc = new URL("https://www.imooc.com");
        //? 后面表示参数, # 后面表示锚点
        URL url = new URL(imooc,"/index.html?username=tom#test");
        System.out.println("协议: "+url.getProtocol());
        System.out.println("主机: "+url.getHost());
        //如果未指定端口号, 则使用默认的端口号80, 此时getPort()方法返回值为-1
        System.out.println("端口: "+url.getPort());
        System.out.println("文件路径: "+url.getPath());
        System.out.println("文件名: "+url.getFile());
        System.out.println("相对路径: "+url.getRef());
        System.out.println("查询字符串: "+url.getQuery());
    }
}
执行结果:
Java Socket应用

使用URL读取网页内容
(1)使用URL对象的openStream()方法可以得到指定资源的输入流.
(2)通过输入流可以读取、访问网络上的数据.
例子:
package socket;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

/**
 *  使用URL读取网页内容
 * Created by gailun on 2018/6/8.
 */
public class URLDemo1 {
    public static void main(String[] args) {

        try {
            //创建一个URL实例
            URL url = new URL("https://www.baidu.com");
            //通过URL的openStream方法获取URL对象所表示的资源的字节输入流
            InputStream is = url.openStream();
            //将字节输入流转换为字符输入流
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is,"utf-8");
            //为字符输入流添加缓冲
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
            String data = br.readLine();  //读取数据
            while (data != null){   //循环读取数据
                System.out.println(data);  //输出数据
                data=br.readLine();
            }
            br.close();
            isr.close();
            is.close();
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
执行结果:
Java Socket应用

Socket通信
TCP协议是面向连接、可靠的、有序的, 以字节流的方式发送数据
基于TCP协议实现网络通信的类
客户端的Socket类
服务器端的ServerSocket类
Java Socket应用
4、TCP编程 (通过Socket实现TCP编程)
Socket通信实现步骤
(1)创建ServerSocket和Socket
(2)打开连接到Socket的输入/输出流
(3)按照协议对Socket进行读/写操作
(4)关闭输入输出流、关闭Socket

例子:
Java Socket应用

服务器端:
(1)创建ServerSocket对象, 绑定监听端口
(2)通过accept()方法监听客户端请求
(3)连接建立后, 通过输入流读取客户端发送的请求信息
(4)通过输出流向客户端发送响应信息
(5)关闭相关资源
package socket;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 *  基于TCP 协议的Socket通信, 实现用户登录
 *  服务器端
 * Created by gailun on 2018/6/8.
 */
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1. 创建一个服务器端Socket, 即ServerSocket, 指定绑定的端口, 并监听此端口
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
            //2. 调用accept()方法开始监听, 等待客户端的连接
            System.out.println("*** 服务器即将启动, 等待客户端的连接 *** ");
            Socket socket = serverSocket.accept();
            //3. 获取输入流, 并读取客户端信息
            InputStream is = socket.getInputStream();  //字节输入流
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);  //将字节流转换为字符流
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);   //为输入流添加缓冲
            String info = null;
            while ((info=br.readLine()) != null){  //循环读取客户端的信息
                System.out.println("我是服务器, 客户端说: "+info);
            }
            socket.shutdownInput();   //关闭输入流

            //4. 获取输出流, 响应客户端的请求
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
            pw.write("欢迎您!");
            pw.flush();  //调用flush()方法将缓冲输出

            //5. 关闭资源
            pw.close();
            os.close();
            br.close();
            isr.close();
            is.close();
            socket.close();
            serverSocket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
执行结果:
Java Socket应用

客户端:
(1)创建Socket对象, 指明需要连接的服务器的地址和端口号
(2)连接建立后, 通过输出流向服务器端发送请求信息
(3)通过输入流获取服务器响应的信息
(4)关闭相关资源
package socket;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/**
 *  客户端
 * Created by gailun on 2018/6/8.
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1. 创建客户端Socket, 指定服务器地址和端口
            Socket socket = new Socket("localhost",8888);
            //2. 获取输出流, 向服务器端发送信息
            OutputStream os = socket.getOutputStream();  //字节输出流
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);        // 将输出流包装为打印流
            pw.write("用户名: admin; 密码: 123");
            pw.flush();
            socket.shutdownOutput();  //关闭输出流

            //3. 获取输入流, 并读取服务器端的响应信息
            InputStream is = socket.getInputStream();
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            String info = null;
            while ((info=br.readLine()) != null){
                System.out.println("我是客户端, 服务器说: "+info);
            }

            //4. 关闭资源
            br.close();
            is.close();
            pw.close();
            os.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
执行结果:
Java Socket应用

多线程服务器
应用多线程来实现服务器与多客户端之间的通信
基本步骤
(1)服务器端创建ServerSocket, 循环调用accept()等待客户端连接
(2)客户端创建一个socket并请求和服务器端连接
(3)服务器端接受客户端请求, 创建socket与该客户建立专线连接
(4)建立连接的两个socket在一个单独的线程上对话
(5)服务器端继续等待新的连接
例子:
package socket;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 *  基于TCP 协议的Socket通信, 实现用户登录
 *  服务器端
 * Created by gailun on 2018/6/8.
 */
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1. 创建一个服务器端Socket, 即ServerSocket, 指定绑定的端口, 并监听此端口
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);

            System.out.println("*** 服务器即将启动, 等待客户端的连接 *** ");
            Socket socket = null;
            //记录客户端的数量
            int count=0;
            //循环监听等待客户端的连接
            while (true){
                //2. 调用accept()方法开始监听, 等待客户端的连接
                socket = serverSocket.accept();
                //创建一个新的线程
                ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);
                //启动线程
                serverThread.start();
                count++;  //统计客户端的数量
                System.out.println("客户端的数量: "+count);
                InetAddress address = socket.getInetAddress();
                System.out.println("当前客户端的IP: "+address.getHostAddress());
            }

            //serverSocket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

package socket;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/**
 *  服务器线程处理类
 * Created by gailun on 2018/6/9.
 */
public class ServerThread extends Thread {
    //和本线程相关的Socket
    Socket socket = null;

    public ServerThread(Socket socket){
        this.socket=socket;
    }

    //线程执行的操作, 响应客户端的请求
    public void run(){

        InputStream is = null;  //字节输入流
        InputStreamReader isr = null;
        BufferedReader br = null;
        OutputStream os = null;
        PrintWriter pw = null;
        try {
            //获取输入流, 并读取客户端信息
            is = socket.getInputStream();
            isr = new InputStreamReader(is);  //将字节流转换为字符流
            br = new BufferedReader(isr);   //为输入流添加缓冲
            String info = null;
            while ((info=br.readLine()) != null){  //循环读取客户端的信息
                System.out.println("我是服务器, 客户端说: "+info);
            }
            socket.shutdownInput();   //关闭输入流

            //4. 获取输出流, 响应客户端的请求
            os = socket.getOutputStream();
            pw = new PrintWriter(os);
            pw.write("欢迎您!");
            pw.flush();  //调用flush()方法将缓冲输出
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally {
            //关闭资源
            try {
                if (pw != null){
                    pw.close();
                }
                if (os != null){
                    os.close();
                }
                if (br != null){
                    br.close();
                }
                if (isr != null){
                    isr.close();
                }
                if (is != null){
                    is.close();
                }
                if (socket != null){
                    socket.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

    }
}


package socket;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/**
 *  客户端
 * Created by gailun on 2018/6/8.
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1. 创建客户端Socket, 指定服务器地址和端口
            Socket socket = new Socket("localhost",8888);
            //2. 获取输出流, 向服务器端发送信息
            OutputStream os = socket.getOutputStream();  //字节输出流
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);        // 将输出流包装为打印流
            pw.write("用户名: tom; 密码: 123456");
            pw.flush();
            socket.shutdownOutput();  //关闭输出流

            //3. 获取输入流, 并读取服务器端的响应信息
            InputStream is = socket.getInputStream();
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            String info = null;
            while ((info=br.readLine()) != null){
                System.out.println("我是客户端, 服务器说: "+info);
            }

            //4. 关闭资源
            br.close();
            is.close();
            pw.close();
            os.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

执行结果:

Java Socket应用

Java Socket应用


5、UDP编程 (通过Socket实现UDP编程)
UDP协议(用户数据报协议)是无连接、不可靠的、无序的
进行数据传输时, 首先需要将要传输的数据定义成数据报(Datagram), 在数据报中指明数据所要达到的Socket(主机地址和端口号), 然后再将数据报发送出去.

相关操作类
DatagramPacket: 表示数据报包
DatagramSocket: 进行端到端通信的类

服务器端实现步骤
(1)创建DatagramSocket, 指定端口号
(2)创建DatagramPacket
(3)接收客户端发送的数据信息
(4)读取数据

客户端实现步骤
(1)定义发送信息
(2)创建DatagramPacket, 包含将要发送的信息
(3)创建DatagramSocket
(4)发送数据

例子:
package socket;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;

/**
 *  服务器端, 实现基于UDP的用户登录
 * Created by gailun on 2018/6/9.
 */
public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /**
         *  接收客户端发送的数据
         */
        //1. 创建服务器端DatagramSocket, 指定端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);
        //2. 创建数据报, 用于接收客户端发送的数据
        byte[] bytes = new byte[1024];  //创建字节数组, 指定接收的数据报的大小
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
        //3. 接收客户端发送的数据
        System.out.println("*** 服务器端已经启动, 等待客户端发送数据 *** ");
        socket.receive(packet);
        //4. 读取数据
        String info = new String(bytes,0,packet.getLength());
        System.out.println("我是服务器, 客户端说: "+info);

        /**
         *  向客户端响应数据
         */
        //1. 定义客户端的地址、端口号、数据
        InetAddress address = packet.getAddress();
        int port = packet.getPort();
        byte[] bytes1 = "欢迎您!".getBytes();
        //2. 创建数据报, 包含响应的数据信息
        DatagramPacket packet1 = new DatagramPacket(bytes1,bytes1.length,address,port);
        //3. 响应客户端
        socket.send(packet1);
        //4. 关闭资源
        socket.close();
    }
}


package socket;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknownHostException;

/**
 *  客户端
 * Created by gailun on 2018/6/9.
 */
public class UDPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /**
         *  向服务器端发送数据
         */
        //1. 定义服务器的地址、端口号、数据
        InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 8800;
        byte[] bytes = "用户名: admin; 密码: 123".getBytes();
        //2. 创建数据报, 包含发送的数据信息
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
        //3. 创建DatagramSocket对象
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //4. 向服务器端发送数据报
        socket.send(packet);

        /**
         *   接收服务器端响应的数据
         */
        //1. 创建数据报, 用于接收服务器端响应的数据
        byte[] bytes1 = new byte[1024];
        DatagramPacket packet1 = new DatagramPacket(bytes1,bytes1.length);
        //2. 接收服务器响应的数据
        socket.receive(packet1);
        //3. 读取数据
        String reply = new String(bytes1,0,packet1.getLength());
        System.out.println("我是客户端, 服务器说: "+reply);
        //4. 关闭资源
        socket.close();
    }
}

执行结果:

Java Socket应用

Java Socket应用


6、总结
(1)多线程的优先级
Java Socket应用

未设置优先级可能会导致运行时速度非常慢, 可降低优先级

(2)是否关闭输出流和输入流
Java Socket应用

对于同一个Socket, 如果关闭了输出流, 则与该输出流关联的Socket也会被关闭, 所以一般不用关闭输出流, 直接关闭Socket即可.

(3)使用TCP通信传输对象
Java Socket应用

(4)Socket编程传递文件

Java Socket应用