java 网络编程实验 java基础网络编程

【Java基础】11.网络编程

11.1 网络编程内容

11.1.1 软件结构

C/S结构：用户/服务器结构。例如QQ等

B/S结构：浏览器/服务器结构。

11.1.2 网络通信协议

• 网络通信协议：通过计算机网络使多台计算机实现连接，连接通信时需要遵守一定的规则。
• TCP/IP协议：传输控制协议/因特网互联协议，是最基本最广泛的协议。采用四层分层模型。

11.1.3 协议分类

• UDP： User Datagram Protocol 用户数据报协议。【无连接通信】消耗资源少，通信效率高。不能保证数据完整性，在传输重要数据时不建议使用UDP协议。举例：广播电台，QQ的聊天、视频等功能。发送的数据限制在64kb以内。
• TCP： Transmission Control Protocol 传输控制协议。是【面向连接】的通信协议，是无差错的可靠数据传输。

• 三次握手

• 第一次握手：客户端向服务器发出请求，等待确认
• 第二次握手：服务器端向客户端发送响应
• 第三次握手：客户端再次向服务器发送确认请求，确认后完成连接

11.1.4 网络编程三要素

1.协议

网络通信必须遵守的规则

2.IP地址

相当于电话号码

IPv4： 4的意思是4个字节，故总共32位二进制数。常用4段10进制表示法

IPv6： 由于互联网的发展，IP地址需求量越来越大，为了扩大地址空间，采用128位地址长度。每16个字节一组，8段16进制表示。

特殊的IP地址：

本机IP地址：127.0.0.1 或者 localhost

3.端口号

端口号是一个逻辑端口，无法直接看到，可以使用软件查看。

当网络软件打开时，OS会为它分配一个随机端口号。

或者软件打开时向OS获取指定端口号

端口号由两个字节组成：0~65535之间

【注意】

1. 1024之前的端口号不能使用，已经被OS分配掉了
2. 网络软件的端口号不能重复

【打比方】IP地址是你的收货地址，端口号就是你家的门牌号。

【常用端口号】

1. 80端口 网络端口
2. 数据库 mysql ： 3306 oracle ：1521
3. Tomcat服务器：8080

11.2 TCP通信程序

11.2.1 概述

TCP通信是【面向连接】的通信，客户端和服务器端必须经过3次握手才能建立逻辑连接，建立通信。

两端通信时的步骤：

1. 服务器端程序：先启动，但不会主动请求客户端。
2. 客户端程序：先向客户端发出请求，与服务器端建立逻辑连接，这个连接包含一个IO对象。
3. 两端利用IO对象进行通信，数据不仅是字符，所以IO对象是字节流对象

【两端进行一次数据交互】需要【4个IO流对象】写读写读

服务器端必须明确两件事

1. 多客户端同时与服务器交互，服务器必须明确和谁在交互。（accept方法）
2. 多客户端与服务器进行交互，需要多个IO流对象。但服务器没有IO流，但可以利用server.accept方法抓取客户端的IO流对象，从而跟对应客户端完成交互。【抓别人的，用别人的】

11.2.2 Socket类【客户端】

此类实现客户端套接字。也就是表示客户端的类。

TCP通信客户端：向服务器发送连接请求，给服务器发送数据，读取服务器回写的数据。

【套接字】意思就是包含了IP地址和端口号的网络单位

构造方法：

public Socket(String host,int port)

host：服务器名称/服务器IP地址 port：端口号

成员方法：

public InputStream getInputStream()//返回此套接字的输入流。

public OutputStream getOutputStream()//返回此套接字的输出流。

public void close()//关闭该套接字

实现步骤：

1. 创建客户端对象，构造方法绑定服务器和端口号
2. 使用socket对象方法getOutputStream获取网络字节输出流对象
3. 使用字节输出流对象方法write，给服务器发送数据
4. 使用Socket对象中方法gIS获取网络字节输入流对象
5. 使用字节输入流对象方法read，读取服务器回写的数据
6. 释放资源

【注意】

1. 交互时，必须使用Socket提供的网络流，不能自己创建
2. 当创建客户端对象时，会主动进行三次握手。若服务器此时没有启动，会抛出异常。

11.2.3 ServerSocket类【服务器】

TCP通信的服务器端：接受客户端的请求，读取客户端发送的数据，给客户端回写数据。

表示服务器的类：ServerSocket

构造方法：

public ServerSocket(int port)//创建绑定到特定端口的服务器套接字

port：端口号

服务器端必须明确：是哪个客户端请求的服务器，所以可以使用accept方法来获取给自己发送请求的客户端对象。

成员方法：

public Socket accept()//侦听并接受到此套接字的连接

服务器的实现步骤

1. 创建服务器对象ServerSocket，向系统要指定端口号
2. 使用对象方法accept，获取发送请求的客户端对象
3. 使用socket对象方法getInputStream获取网络字节输入流对象
4. 使用字节输入流对象方法read，读取客户端写的数据
5. 使用Socket对象中方法gOS获取网络字节输出流对象
6. 使用字节输入流对象方法writ e，写下回写给客户端的数据
7. 释放资源 Socket，ServerSocket

11.3 文件上传案例

11.3.1 需求分析

客户端

原理：客户端读取本地文件，把文件上传到服务器，服务器把上传的文件保存到服务器的硬盘上。

1. 客户端使用本地的字节输入流，读取要上传的文件
2. 客户端使用网络字节输出流，把读取到的文件上传到服务器
3. 服务器使用网络节输入流，读取客户端上传的文件
4. 服务器使用本地字节输出流，把读取到的文件保存到服务器的硬盘上
5. 服务器使用网络字节输出流，给客户端回写一个“上传成功”
6. 客户端使用网络字节输入流，读取服务器回写的数据
7. 释放资源

【注意】

1. 客户端和服务器和本地硬盘进行读写，需要使用自己创建的字节流对象（本地流）
2. 客户端和服务器之间进行读写，必须使用Socket中提供的字节流对象（网络流）

文件上传的底层原理：就是文件的复制。需要明确【数据源】和【数据目的地】

实现步骤：

1. 创建一个本地字节输入流FIS对象，构造方法中绑定要读取的数据源
2. 创建一个客户端Socket对象，构造方法中绑定服务器IP地址和端口号
3. 使用Socket中的方法gOS，获取网络字节输出流对象
4. 使用本地字节输入流FIS对象方法read，读取本地文件
5. 使用网络字节输出流OS对象中的方法write，把读取的文件上传到服务器
6. 使用Socket中方法gIS，获取网络字节输入流IS对象
7. 使用网络字节输入流IS对象中方法read读取服务器回写的数据
8. 释放资源FIS 和Socket

服务器端

文件上传案例的服务器端：读取客户端上传文件，保存到服务器硬盘，给客户端回写"上传成功

数据源：客户端上传的文件

目的地：服务器的硬盘e:\gc.txt

【实现步骤】

1. 创建一个服务器SS对象，指定一个端口号
2. 使用SS对象中accept方法，抓取客户端对象
3. 使用Socket对象方法gIS方法获取网络字节输入流IS对象
4. 判断存取目的地路径是否存在
5. 创建一个本地字节输出流对象，构造方法中指定输出目的地
6. 使用网络字节输入流IS对象方法read，读取客户端上传好的文件
7. 使用本地字节输出流FOS对象方法write，写到硬盘上
8. 使用Socket对象方法gOS获取到网络字节输出流OS对象
9. 使用网络字节输出流对象OS对象方法write，给客户端回写“上传成功”
10. 释放资源（FOS，socket，SS）

11.3.2 代码实现

【客户端】

package cn.itcast.day18.demo01;

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

/*
客户端实现步骤：
1. 创建一个本地字节输入流FIS对象，构造方法中绑定要读取的数据源
2. 创建一个客户端Socket对象，构造方法中绑定服务器IP地址和端口号
3. 使用Socket中的方法gOS，获取网络字节输出流对象
4. 使用本地字节输入流FIS对象方法read，读取本地文件
5. 使用网络字节输出流OS对象中的方法write，把读取的文件上传到服务器
6. 使用Socket中方法gIS，获取网络字节输入流IS对象
7. 使用网络字节输入流IS对象中方法read读取服务器回写的数据
8. 释放资源FIS 和Socket
 */
public class Demo01FileUploadClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1
        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\GBK.txt");
        //2
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
        //3
        OutputStream oS = socket.getOutputStream();
        //4
        int len=0;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while ((len=fis.read(bytes))!=-1){
            //5
            oS.write(bytes,0,len);
        }
        //6
        InputStream iS = socket.getInputStream();
        //7
        while ((len=fis.read(bytes))!=-1){
            //5
            iS.read(bytes,0,len);
        }
        /*
        上传完文件，给服务器写一个结束标记
        shutdownOutput() 禁用此套接字的输出流
         */
        socket.shutdownOutput();
        //8
        fis.close();
        socket.close();



    }
}

【服务器端】

package cn.itcast.day18.demo01;

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

/*
    文件上传案例的服务器端：读取客户端上传文件，保存到服务器硬盘，给客户端回写"上传成功
【实现步骤】

1. 创建一个服务器SS对象，指定一个端口号
2. 使用SS对象中accept方法，抓取客户端对象
3. 使用Socket对象方法gIS方法获取网络字节输入流IS对象
4. 判断存取目的地路径是否存在
5. 创建一个本地字节输出流对象，构造方法中指定输出目的地
6. 使用网络字节输入流IS对象方法read，读取客户端上传好的文件
7. 使用本地字节输出流FOS对象方法write，写到硬盘上
8. 使用Socket对象方法gOS获取到网络字节输出流OS对象
9. 使用网络字节输出流对象OS对象方法write，给客户端回写“上传成功”
10. 释放资源（FOS，socket，SS）

 */
public class Demo02FileUploadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
        //2
        Socket socket = server.accept();
        //3
        InputStream iS = socket.getInputStream();
        //4
        File file = new File("e:\\upload");
        if (!file.exists()){
            file.mkdirs();
        }
        //5
        FileOutputStream fOS = new FileOutputStream(file + "\\gc.txt");//
        //6
        int len=0;
        byte[] bytes =new byte[1024];
        while ((len=iS.read(bytes))!=-1){
            //7
            fOS.write(bytes,0,len);
        }
        //89
        OutputStream oS = socket.getOutputStream();
        oS.write("上传成功".getBytes());
        //10
        fOS.close();
        socket.close();
        server.close();


    }
}

11.3.3 代码优化

自定义一个文件命名规则：防止同名文件被覆盖
规则：域名+毫秒值+随机数

String fileName = "itcast"+System.currentTimeMillis()+ new Random().nextInt(1000000)+".txt";
FileOutputStream fOS = new FileOutputStream(file +"\\"+fileName);

让服务器一直处于监听状态

加入while死循环，不需要再关闭服务器close

为提高效率，死循环中捕捉到客户端后开启多线程

用try…catch来处理异常

11.4 B/S结构服务器

客户端：谷歌浏览器：http://127.0.0.1:8080/day18/web/index.html

服务器代码：

//创建一个服务器，指定端口号
ServerSocket server = new ServerSocket(8080);
//抓取客户端对象
Socket socket = server.accept();
//socket对象gIS获取网络字节输入流
InputStream iS = socket.getInputStream();
//使用网络字节输入流对象方法read读取客户端请求
byte[] bytes = new byte[1024];
int len =0;
while ((len=iS.read(bytes))!=-1){
    System.out.println(new String(bytes,0,len));
}

读取客户端的请求信息如下：

GET /day18/web/index.html HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8080
Connection: keep-alive
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,/;q=0.8
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/49.0.2623.112 Safari/537.36
Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8

接下来，服务器要给客户端回写一个信息，回写一个html页面

我们需要读取index.html文件，必须知道这个文件的地址。

而这个地址实际上就是我们读取客户端的请求信息中的第一行

GET /day18/web/index.html HTTP/1.1

我们可以使用BufferedReader中的方法：readLine来读取这第一行

new BufferedReader(new InputStreamReader(iS));//把网络字节输入流转换为字符缓冲输入流

我们只需要文件地址，可以使用String类中的方法split来切割字符串

切割标识为空格 split(" ")

那么array[1] 就是 /day18/web/index.html

再使用String类方法subString(1) ，获取html文件路径【去掉首个/字符】

day18/web/index.html

//写入HTTP协议响应头，固定写法

/* HTTP协议响应段代码 */

//写入空行，否则浏览器不解析

oS.write("\r\n".getBytes());

服务器将使用网络字节输出流把读取的文件，写到客户端（浏览器）显示