java 一直消费mqtt 代码这么写

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墨香四溢 2024-10-28 21:04:03

文章标签 java 一直消费mqtt 代码这么写 java 单例模式网络套接字 文章分类 Java 后端开发

1. 单例模式

2. 面试题--生产者和消费者

3. 网络编程

3.1概述

3.2网络基础

3.3 网路通信

3.4.1 通信要素 1 :IP地址

3.4.2 通信要素 2: 端口号

3.5 网络协议

3.5.1TCP协议

3.5.2 UDP协议

3.5.3 区别

1. 单例模式

package Test;

/**
 * 1 编写多线程环境下较安全的单例模式(懒汉模式)
 * 
 * 单列模式 : 让某个类只创建一个对象,可以避免垃圾回收问题
 * 
 * 实现方式 :  
 *                   1.  实例化对象 , 需要调用构造方法 ,想要控制创建对象啊的数量,
 *   第一步就是不能让别人创建对象,就意味着不能让别的类访问构造方法 构造方法私有化
 *                   2. 提供一个用于获取当前类对象的静态方法 
 *   上面的已经把构造方法私有化了,用户创建不了对象了,那么我们需要提供一个方法用来获取对象
 *   这个方法一定是公共的静态方法, 如果是成员方法,必须得先有对象才能调用, 而这个方法的作用就是用来获取对象的
 *                  3. 保证只有一个实例
 *   数据不存储不能重复使用,所以为了保证对象的唯一性,必须先准备一个变量用来存储对象
 *   
 *   饿汉式在线程还没出现之前就已经实例化了，所以饿汉式一定是线程安全的。
 *   懒汉式加载是在使用时才会去new 实例的，那么你去new的时候是一个动态的过程，是放到方法中实现的
 *   
 *   这里单例模式采用懒汉模式
 *   
 * @author 人间失格
 * @data     2021年10月29日下午7:56:57
 */
public class Test_01 {
	//静态变量 私有化只能自己调用自己
    private static Test_01 i;
    //构造方法私有化
	 private Test_01 (){}
	 // getInstance()  保证一个类只有一个实例
	 //静态方法
	    public static synchronized Test_01 getInstance() {
	        if (i == null) {
	            i = new Test_01();
	        }
	        return i;
	    }
}

2. 面试题--生产者和消费者

package com;

/**
 * 生产者 和 消费者 
 * @author 人间失格
 * @data     2021年10月30日上午11:24:35
 */
public class Thread_01_ProducerConsumer {

	public static void main(String[] args) {
		A a = new A();
		Thread t1 = new Thread(new Producer(a));
		Thread t2 = new Consumer(a);
		t1.start();
		t2.start();
	}
}

//控制生产的线程
class Producer implements Runnable{
	A a;
	
	@Override
	public void run() {
		for(int i =0; i<20 ; i++){
			a.push((char)(i+'A'));
		}
	}
	public Producer(A a) {
		super();
		this.a=a;
	}
}

//控制消费的线程
class Consumer extends Thread {
	A a;

	public Consumer(A a) {
		super();
		this.a = a;
}
	@Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 20; i++) {
			char c = a.pop();
		}
	}
}

//创建业务类
class A{
	//创建缓冲区 也就是库存
	//char 字符类型数组长度为6
	char [] data = new char[6];
	//已添加元素个数,也是下一个元素的下标
	int count = 0;
	
	//生产者 : 库存(缓冲区)满了 , 就进入等待状态
	//消费者 : 库存(缓冲区)没有了,就进入等待状态
	//生产者 构造方法
	public synchronized void push(char c){
		//判断库存/ 缓冲区 是否装满
		if(count >=data.length){
			//库存满了 / 缓冲区 满了即意味着生产者生产出来的东西不能存放下去 ,先让生产者进入等待
			//wait : 让当前线程进入等待状态, 无参 或者传入 0 都意味着 不可以自动醒来,
			try {
				//在这里说明库存 / 缓冲区  满了 ,进入了等待状态,而消费者是会因为库存没有了才会进入等待状态,这里消费者不会进入等待状态
				this.wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		//如果程序执行到这里,说明库存 / 缓冲区 没有装满
		//库存为0的时候 没有装满 但是在这种情况下 没有了库存消费者就要进入等待的状态
		//所以 为避免消费者进入等待状态就应该唤醒消费者
		if(count==0){
			this.notifyAll();
		}
		//这个时候就要添加库存
		data[count]= c;
		count++;
		System.out.println("生产了 :" +c+"还有 :"+count+" 件库存");
	}
	//消费者 构造方法
	public synchronized char pop(){
		//判断是否还有库存
		//当库存为0的时候
		if(count==0){
			try {
				//让消费者进入等待状态
				this.wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		//在这里说明还有库存,只要库存 / 缓冲区没有装满,就提示生产者继续生产
		if(count<6){
			this.notifyAll();
		}
		count--;
		char c = data[count];
		System.out.println("消费了 : "+c + " 还有 : "+count+" 个库存");	
		return c;
	}
}

3. 网络编程

3.1概述

Java是 Internet 上的语言，它从语言级上提供了对网络应用程序的支持，程序员能够很容易开发常见的网络应用程序。

Java提供的网络类库，可以实现无痛的网络连接，联网的底层细节被隐藏在 Java 的本机安装系统里，由 JVM 进行控制。并且 Java 实现了一个跨平台的网络库，程序员面对的是一个统一的网络编程环境。

3.2网络基础

计算机网络：

把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息、共享硬件、软件、数据信息等资源。

网络编程的目的：

直接或间接地通过网络协议与其它计算机实现数据交换，进行通讯。

网络编程中有两个主要的问题：

如何准确地定位网络上一台或多台主机；定位主机上的特定的应用

找到主机后如何可靠高效地进行数据传输

3.3 网路通信

通信双方地址

IP
端口号

一定的规则（即：网络通信协议。有两套参考模型）

OSI参考模型：模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广

TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)：事实上的国际标准据。

3.4.1 通信要素 1 :IP地址

IP 地址：InetAddress

唯一的标识 Internet 上的计算机（通信实体）
本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1 主机名(hostName)：localhost
IP地址分类方式1：IPV4 和 IPV6

IPV4：4个字节组成，4个0-255。大概42亿，30亿都在北美，亚洲4亿。2011年初已经用尽。以点分十进制表示，如192.168.0.1
IPV6：128位（16个字节），写成8个无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，数之间用冒号（：）分开，如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39:1984
IP地址分类方式2：公网地址(万维网使用)和私有地址(局域网使用)。192.168. 开头的就是私有址址，范围即为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用
特点：不易记忆

3.4.2 通信要素 2: 端口号

端口号标识正在计算机上运行的进程（程序）

不同的进程有不同的端口号
被规定为一个 16 位的整数 0~65535。
端口分类：

公认端口：0~1023。被预先定义的服务通信占用（如：HTTP占用端口80，FTP占用端口21，Telnet占用端口23）
注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序。（如：Tomcat占用端口8080，MySQL占用端口3306，Oracle占用端口1521等）。
动态/私有端口：49152~65535。

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。

3.5 网络协议

3.5.1TCP协议

3.5.1.1概述

传输层协议中有两个非常重要的协议：

传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)
用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)。

TCP/IP 以其两个主要协议：传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP)而得名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议。
IP(Internet Protocol)协议是网络层的主要协议，支持网间互连的数据通信。
TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即物理链路层、IP层、传输层和应用层。

java 一直消费mqtt 代码这么写_网络

TCP :

有序 :顺序不会乱

可靠: 面向连接连接成功后才嗯那个发送数据

能重传 : 不丢失数据 , 假如丢失了,会记录下来重新发送

需要来回往返,简称三次握手

3.5.1.2 Socket

利用套接字(Socket)开发网络应用程序早已被广泛的采用，以至于成为事实上的标准。
网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。
通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点。
网络通信其实就是Socket间的通信。
Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输。
一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端。
Socket分类：

流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依赖的字节流服务数据报套接字（datagram socket）：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务

3.5.1.3 常用方法

Socket类的常用构造器：

public Socket(InetAddress address,int port)创建一个流套接字并将其连接到指定IP 地址的指定端口号。
public Socket(String host,int port)创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。

Socket类的常用方法：

public InputStream getInputStream()返回此套接字的输入流。可以用于接收网络消息
public OutputStream getOutputStream()返回此套接字的输出流。可以用于发送网络消息
public InetAddress getInetAddress()此套接字连接到的远程 IP 地址；如果套接字是未连接的，则返回 null。
public InetAddress getLocalAddress()获取套接字绑定的本地地址。即本端的IP地址
public int getPort()此套接字连接到的远程端口号；如果尚未连接套接字，则返回 0。
public int getLocalPort()返回此套接字绑定到的本地端口。如果尚未绑定套接字，则返回 -1。即本端的端口号。
public void close()关闭此套接字。套接字被关闭后，便不可在以后的网络连接中使用（即无法重新连接或重新绑定）。需要创建新的套接字对象。关闭此套接字也将会关闭该套接字的 InputStream 和 OutputStream。
public void shutdownInput()如果在套接字上调用 shutdownInput() 后从套接字输入流读取内容，则流将返回EOF（文件结束符）。即不能在从此套接字的输入流中接收任何数据。
public void shutdownOutput()禁用此套接字的输出流。对于 TCP 套接字，任何以前写入的数据都将被发送，并且后跟 TCP 的正常连接终止序列。如果在套接字上调用 shutdownOutput() 后写入套接字输出流，则该流将抛出 IOException。即不能通过此套接字的输出流发送任何数据。

3.5.1.14 服务端

服务器程序的工作过程包含以下四个基本的步骤：

调用 ServerSocket(int port) ：创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。用于监听客户端的请求。
调用 accept()：监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字对象。
调用 该Socket类对象的 getOutputStream() 和 getInputStream ()：获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。
关闭ServerSocket和Socket对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

ServerSocket 对象负责等待客户端请求建立套接字连接，类似邮局某个窗口中的业务员。也就是说，服务器必须事先建立一个等待客户请求建立套接字 连接的ServerSocket对象。
所谓“接收”客户的套接字请求，就是accept()方法会返回一个 Socket 对象

package com;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * TCP : 有序 :顺序不会乱 , 可靠 ,面向连接  连接成功后才能发送数据,能重传 :不丢失数据,假如丢失了,会记录下来重新发送
 * 需要来回往返,简称三次握手
 * @author 人间失格
 * @data     2021年10月30日下午7:44:52
 */
public class TCPSever {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1 创建对象 开启端口
		ServerSocket ss = new ServerSocket(10001);
		System.out.println("服务器已启动,等待连接...");
		// 执行到这里就会进入等待,等待客户端连接
		// 返回客户端对象
		Socket skt = ss.accept();
		System.out.println("客户端已连接");
		// 给客户端响应信息
		// 获取输出流
		OutputStream os = skt.getOutputStream();
		PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(os, "gbk"));
		// 获取输入流
		InputStream is = skt.getInputStream();
		// 转换为字符输入
		InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "gbk");
		// 转换为字符输入缓冲流
		BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
		String temp = null;
		while ((temp = br.readLine()) != null) {
			// 得到客户端数据
			System.out.println("客户端发来消息 : "+temp);
			// 向客户端发送数据
			pw.println("您的反馈 '"+temp+"' 我们已收到,尽快给您答复.");
			pw.flush();
		}

		// 先开启的,后关闭
		pw.close();
		os.close();
		skt.close();
		ss.close();
		System.out.println("服务器已关闭");
	}

	public static void test() throws Exception {

		// 1 创建对象 开启端口
		ServerSocket ss = new ServerSocket(10001);
		System.out.println("服务器已启动,等待连接...");
		// 执行到这里就会进入等待,等待客户端连接
		// 返回客户端对象
		Socket skt = ss.accept();
		System.out.println("客户端已连接");
		// 给客户端响应信息
		// 获取输出流
		OutputStream os = skt.getOutputStream();
		PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(os, "gbk"));
		pw.println("你好吗?");
		pw.println("吃了吗");
		pw.flush();

		// 先开启的,后关闭
		pw.close();
		os.close();
		skt.close();
		ss.close();
		System.out.println("服务器已关闭");

	}
}

3.5.1.5 客户端

客户端Socket的工作过程包含以下四个基本的步骤：

创建 Socket：根据指定服务端的 IP 地址或端口号构造 Socket 类对象。若服务器端响应，则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败，会出现异常。
打开连接到Socket 的输入/出流： 使用 getInputStream()方法获得输入流，使用 getOutputStream()方法获得输出流，进行数据传输
按照一定的协议对Socket 进行读/写操作：通过输入流读取服务器放入线路的信息（但不能读取自己放入线路的信息），通过输出流将信息写入线程。
关闭 Socket：断开客户端到服务器的连接，释放线路

客户端程序可以使用Socket类创建对象，创建的同时会自动向服务器方发起连接。Socket的构造器是：

Socket(String host,int port)throws UnknownHostException,IOException：向服务器(域名是host。端口号为port)发起TCP连接，若成功，则创建Socket对象，否则抛出异常。
Socket(InetAddress address,int port)throws IOException：根据InetAddress对象所表示的 IP地址以及端口号port发起连接。
客户端建立socketAtClient对象的过程就是向服务器发出套接字连接请求

package com;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.Scanner;

public class TCPClient {

	public static void main(String[] args) throws Exception{
		//创建对象,绑定IP和端口 ("IP地址",端口地址)
		Socket skt = new Socket("127.0.0.1",10086);
		//获取服务端传递的信息
		//获取输入流
		InputStream is = skt.getInputStream();
		//转为字符输入(转换对象,格式)
		InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is,"gbk");
		//转换为字符输入缓冲流
		BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
		
		//给服务端响应信息
		//获取输出流
		OutputStream os = skt.getOutputStream();
		PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(os,"gbk"));
		
		String temp =null;
		//从键盘输入 Scanner
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		while(!(temp = scanner.nextLine()).equals("退出")){
			pw.println(temp);
			pw.flush();
			System.out.println(br.readLine());
		}
		//关闭结束
		br.close();
		isr.close();
		is.close();
		skt.close();
	}
}

3.5.2 UDP协议

3.5.2.1 概述

UDP : 速度快,不能保证可靠,可能丢包,无连接

类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。
UDP数据报通过数据报套接字 DatagramSocket 发送和接收，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。
DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP 地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。
UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接。如同发快递包裹一样。

3.5.2.2 常用方法

DatagramSocket 类的常用方法

1. public DatagramSocket(int port)创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。套接字将被绑定到通配符地址，IP 地址由内核来选择。

2. public DatagramSocket(int port,InetAddress laddr)创建数据报套接字，将其绑定到指定的本地地址。本地端口必须在 0 到 65535 之间（包括两者）。如果 IP 地址为 0.0.0.0，套接字将被绑定到通配符地址，IP 地址由内核选择。

3. public void close()关闭此数据报套接字。

4. public void send(DatagramPacket p)从此套接字发送数据报包。DatagramPacket 包含的信息指示：将要发送的数据、其长度、远程主机的 IP 地址和远程主机的端口号。

5. public void receive(DatagramPacket p)从此套接字接收数据报包。当此方法返回时，DatagramPacket 的缓冲区填充了接收的数据。数据报包也包含发送方的 IP 地址和发送方机器上的端口号。此方法在接收到数据报前一直阻塞。数据报包对象的 length 字段包含所接收信息的长度。如果信息比包的长度长，该信息将被截短。

6. public InetAddress getLocalAddress()获取套接字绑定的本地地址。

7. public int getLocalPort()返回此套接字绑定的本地主机上的端口号。

8. public InetAddress getInetAddress()返回此套接字连接的地址。如果套接字未连接，则返回null。

9. public int getPort()返回此套接字的端口。如果套接字未连接，则返回 -1。

DatagramPacket类的常用方法

1. public DatagramPacket(byte[] buf,int length)构造 DatagramPacket，用来接收长

度为length 的数据包。 length 参数必须小于等于 buf.length。

2. public DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。length 参数必须小于等于buf.length。

3. public InetAddress getAddress()返回某台机器的 IP 地址，此数据报将要发往该

机器或者是从该机器接收到的。

4. public int getPort()返回某台远程主机的端口号，此数据报将要发往该主机或者是从该主机接收到的。

5. public byte[] getData()返回数据缓冲区。接收到的或将要发送的数据从缓冲区

中的偏移量 offset 处开始，持续length 长度。

6. public int getLength()返回将要发送或接收到的数据的长度。

3.5.2.3 客户端

package com;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.Scanner;

public class UDPClient {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Scanner scanner  = new Scanner(System.in);
		String string  = scanner.nextLine();
		// 1. 字节数组流--> 数据流写出到字节数组流-->字节数组
		// 2. 字节数组--> 转换为字节数组流--> 数据流读取字节数组流中的数据
		
		while(string !=null && !string.equalsIgnoreCase("exit")){
			//把数据转换为字节数组流
			ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
			//转换为数据流,用于数据传递
			DataOutputStream dos = new DataOutputStream(bos);
			//把字符串写进数据流
			dos.writeUTF(string);
			//转换为字节数组
			byte[] bytes  = bos.toByteArray();
			//服务端地址和端口  就是数据包发送到哪里去
			InetSocketAddress  inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1" , 10001);
			//数据传递 , 打包
			DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes , bytes.length,inetSocketAddress);
			//传输 需要开启客户端端口
			DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9999);
			//DatagramPacket : 数据包
			//DatagramSocket : 进行数据通信
			//发送
			ds.send(dp);
			ds.close();
			System.out.println("请输入传递的信息");
			string = scanner.nextLine();
			
		}
	}

}

3.5.2.4 服务端

package com;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.DataInputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

public class UDPSever {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1 . 打开UDP对象 , 并监听端口
		DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10001);
		//保存数据的字节数组
		byte[] bytes = new byte[1024];
		//包接收器
		DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes , bytes.length);
		while(true){
			//通过开启的端口 ,接收数据
			ds.receive(dp);
			//转换为字节数组流
			ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(bytes);
			//使用数据流读取数据
			DataInputStream bis = new DataInputStream(bais);
			//读取数据
			String data = bis.readUTF();
			System.out.println(data);
		}
	}

}

3.5.3 区别

TCP协议：

使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道
传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的
TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端。
在连接中可进行大数据量的传输
传输完毕，需释放已建立的连接，效率低

UDP协议：

将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
每个数据包的大小限制在64K内
发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，故是不可靠的
可以广播发送
发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快

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