前言

b站java课程学习笔记整理。

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339. 网络编程概述

计算机网络

  • 是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

网络编程

  • 在网络通信协议下，实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换。

340. 网络编程三要素

ip地址

  • 要想让网络中的计算机能够互相通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识号来指定要接收数据的计算机和识别发送的计算机。而ip地址就是这个标识号。也就是设备的标识。

端口

  • 网络的通信，本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序，那么在网络通信时，如何区分这些应用程序呢？如果说IP地址可以唯一识别网络中的设备，那么端口号就可以唯一识别设备中的应用程序了，也就是应用程序的标识。

协议

  • 通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵循一定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一的规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。常见的协议有UDP协议和TCP协议。

341. IP地址

IP地址:是网络中设备的唯一标识。

IP地址分为两大类：

  • IPv4：是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。按照TCP/IP协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长为32bit，也就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“11000000 10101000 00000001 01000010”，这么长的地址，处理起来很费劲。为了方便使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间用符号 “.” 分割不同的字节。于是上面的地址可以表示为"192.168.1.66"。 IP地址的这种表示法叫做"点分十进制表示法"，这显然比1和0容易记的多。
  • IPv6： IP分配不够了，为了扩大地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

常用命令:

  • ipconfig：查看本机ip地址。

  • ping ip地址： 检查网络是否连通。

  • 127.0.0.1: 回送地址，可以代表本机地址，一般用来测试。

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ping 127.0.0.1

342. InetAddress的使用

为了方便我们对IP地址的获取和操作，Java提供了一个类InetAddress供我们使用。

InetAddress:此类表示Internet协议(IP)地址。

方法名 说明
static InetAddress gerByName(String host) 确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址
String getHostName() 获取此IP地址的主机名
String getHostAddress() 返回文本显示中的IP地址字符串 
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package InetAddress使用;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class InetAddressDemo {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //InetAddress byName = InetAddress.getByName("LAPTOP-R6IFN0JE");
        InetAddress byName = InetAddress.getByName("192.168.0.104");


        String name = byName.getHostName();
        String ip = byName.getHostAddress();

        System.out.println("主机名："+name);
        System.out.println("ip地址："+ip);


    }
}

343. 端口和协议

端口：设备上应用程序的唯一标识。

端口号： 用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535。其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。

协议: 计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议。

UDP协议：

  • 用户数据报协议。
  • UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑链接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据。同样，接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输。
  • 例如视频会议通常使用UDP协议，这样即使丢失一两个数据包，也不会对接受结果产生太大的影响。但是使用UDP协议时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。

TCP协议

  • 传输控制协议（Transmission Control Protocol）
  • TCP协议时面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据。它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输，在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都要经过“三次握手”。
  • 三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。
    • 第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认。（z?）
    • 第二次握手，服务端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求。(1)
    • 第三次握手，客户端再次向服务端发送确认信息，确认连接。（上号）

344. UDP通信程序

UDP协议是一种不可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象，但是这两个Socket只是发送，接收数据的对象。因此对于基于UDP协议的通信双方而言，没有所谓的客户端和服务器的概念。

Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket

UDP发送数据：

  1. 创建发送端的Socket对象（DatagramSocket）
  2. 创建数据，并把数据打包
  3. 调用DatagramSocket对象的方法发送数据
  4. 关闭发送端
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package UDPDemo;

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class UDPSend {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        byte[] bys = "hello,udp!".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length,InetAddress.getByName("192.168.0.104"),10086);
        ds.send(dp);

        ds.close();
    }
}

345. UDP接收数据

接受数据的步骤：

  1. 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
  2. 创建一个数据包，用于接收数据
  3. 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
  4. 解析数据包，并把数据在控制台显示
  5. 关闭接收端
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package UDPDemo;

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

public class UDPAccept {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);

        byte[] bys = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length);
        ds.receive(dp); //相当于缓冲区
        
        System.out.println("数据是:"+new String(dp.getData(),0,dp.getLength()));
        ds.close();
    }
}

346. UDP通信程序练习

按照下面的要求实现程序：

  • UDP发送数据：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
  • UDP接收数据：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收。
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package UDP通信程序;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class UDPSend {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String line;
        while((line = br.readLine())!=null){
            if("886".equals(line)){

                break;
            }
            byte[] bys = line.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length,InetAddress.getByName("192.168.0.104"),10086);
            ds.send(dp);
        }
        ds.close();
    }
}
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package UDP通信程序;

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

public class UDPAccept {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
        while(true){
            byte[] bys = new byte[1024];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length);

            ds.receive(dp);
            System.out.println("数据是:"+ new String(dp.getData(),0,dp.getLength()));
        }
    }
}

可以开启多个发送端，一个接收端来做成一个“聊天室”。

347. TCP发送数据

TCP协议时面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据。

Java对基于TCP协议的网络提供了良好的封装，使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过Socket产生IO流来进行网络通信。

Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类。

TCP发送数据步骤：

  1. 创建客户端的Socket对象(Socket)
  2. 获取输出流，写数据
  3. 释放资源
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package TCPDemo;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class TCPSend {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket s = new Socket("192.168.0.104",10086);

        OutputStream outputStream = s.getOutputStream();
        outputStream.write("hello,TCP!".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        
        s.close();
    }
}

348. TCP接收数据

  1. 创建服务器端的Socket对象（ServerSocket）
  2. 获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
  3. 释放资源
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package TCPDemo;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class TCPSend {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket s = new Socket("192.168.0.104",10086);

        OutputStream outputStream = s.getOutputStream();
        outputStream.write("hello,TCP!".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

        s.close();
    }
}

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package TCPDemo;

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

public class TCPAccept {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

        Socket accept = ss.accept();
        InputStream inputStream = accept.getInputStream();

        byte[] bys = new byte[1024];

        int len = inputStream.read(bys);

        String data = new String(bys,0,len);
        System.out.println("数据是:"+data);
        accept.close();
        ss.close();


    }
}

接受时要监听客户端的连接，返回一个Socket对象。

349. TCP练习1：服务器给出反馈

  • 客户端：发送数据，接收服务器的反馈
  • 服务器：接收数据，给出反馈。
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package TCP练习1;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket s = new Socket("192.168.0.104", 10086);
        OutputStream outputStream = s.getOutputStream();
        outputStream.write("hello TCP!".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

        InputStream inputStream = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = inputStream.read(bys);
        String data = new String(bys, 0, len);
        System.out.println("客户端:" + data);

        s.close();

    }
}

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package TCP练习1;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

        Socket accept = ss.accept();
        InputStream inputStream = accept.getInputStream();

        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = inputStream.read(bys);
        String data = new String(bys, 0, len);

        System.out.println("服务器：" + data);

        OutputStream os = accept.getOutputStream();
        os.write("数据已经收到".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

        ss.close();

    }
}

350. TCP练习2：客户端数据来自键盘输入

  • 客户端：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
  • 服务器：接收数据并在控制台输出。
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package TCP练习2;

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

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket s = new Socket("192.168.0.104", 10086);

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        String line;
        while((line=br.readLine())!=null){
            if("886".equals(line)){
                break;
            }

            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        s.close();
    }
}

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package TCP练习2;

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

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

        Socket accept = ss.accept();
		// 用的是字符流，先得到底层的字节流，然后用InputStreamReader包装成字符流，然后用字符缓冲流BufferedReader。
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(accept.getInputStream()));
        String line;
        while((line = br.readLine())!=null){
            System.out.println(line);
        }
        ss.close();
    }
}

351. TCP练习3：服务器数据写入文本文件

  • 客户端：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
  • 服务器：接收数据并在文本文档中写入。
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package TCP练习3;

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

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket s = new Socket("192.168.0.104", 10086);

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        String line;
        while((line=br.readLine())!=null){
            if("886".equals(line)){
                break;
            }

            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        s.close();
    }
}

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package TCP练习3;

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

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);
        Socket accept = ss.accept();

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(accept.getInputStream()));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("java.txt"));

        String line;
        while((line=br.readLine())!=null){
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        ss.close();
        bw.close();
    }

}

352. TCP练习4：客户端数据来源于文本文件

  • 客户端：数据来自于文本文件。
  • 服务器：接收数据并写入文本文件。
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package TCP练习4;

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

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket s = new Socket("192.168.0.104", 10086);

        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("idea_test\\java.txt"));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));

        String line;
        while((line = br.readLine())!=null){
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        br.close();
        s.close();
    }
}

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package TCP练习4;

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

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);
        Socket accept = ss.accept();

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(accept.getInputStream()));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("java.txt"));

        String line;
        while((line=br.readLine())!=null){
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        ss.close();
        bw.close();
    }

}

353. TCP练习5：上传文件服务器给出反馈

  • 客户端：数据来自于文本文件。接收服务器反馈。
  • 服务器：接收数据并写入文本文件。给出反馈。
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package TCP练习5;

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

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket s = new Socket("192.168.0.104", 10086);

        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("idea_test\\java.txt"));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));

        String line;
        while((line = br.readLine())!=null){
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        s.shutdownOutput();
        BufferedReader clientReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        String data = clientReader.readLine();
        System.out.println("来自服务器的消息："+data);

        clientReader.close();
        br.close();
        s.close();
    }
}

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package TCP练习5;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);
        Socket accept = ss.accept();

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(accept.getInputStream()));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("java.txt"));

        String line;
        while((line=br.readLine())!=null){
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        BufferedWriter serverWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(accept.getOutputStream()));
        serverWriter.write("上传成功");
        serverWriter.newLine();
        serverWriter.flush();
        ss.close();
        bw.close();
        serverWriter.close();
    }

}

遇到的问题：服务器的readline阻塞。

  1. 在使用客户端里，使用readline，读一行数据，就写一行数据到流中，数据是一行一行传输的。

  2. 在服务器中，使用readline，读一行数据，就写一行数据到文件中，数据是一行一行传输的。

  3. 当客户端数据读完后，它就往下执行了，等待服务器反馈。

  4. 而服务器还在等待客户端的下一行数据，readline处在阻塞状态。

  5. 解决方法是调用shutdownOutput()方法，告诉服务器数据传输完毕了。

354. TCP练习6：多线程文件上传

  • 客户端：数据来自于文本文件。接收服务器反馈。
  • 服务器：接收数据并写入文本文件。给出反馈。为每一个客户端开辟一个线程。
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package TCP练习6;

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

public class ServerThread implements Runnable {
    private Socket s;
    public ServerThread(Socket s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
            // BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("java.txt"));
            int count = 1;
            File file = new File("copy.txt");
            while(file.exists()){
                file = new File("copy"+count+".txt");
                count++;
            }
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file));
            String line;
            while((line=br.readLine())!=null){
                bw.write(line);
                bw.newLine();
                bw.flush();
            }
            BufferedWriter serverWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
            serverWriter.write("上传成功");
            serverWriter.newLine();
            serverWriter.flush();
            s.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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package TCP练习6;

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

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);
        while (true) {

            Socket accept = ss.accept();

            new Thread(new ServerThread(accept)).start();
        }
    }
}

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package TCP练习6;

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

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket s = new Socket("192.168.0.104", 10086);

        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("idea_test\\java.txt"));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));

        String line;
        while((line = br.readLine())!=null){
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        s.shutdownOutput();
        BufferedReader clientReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        String data = clientReader.readLine();
        System.out.println("来自服务器的消息："+data);

        clientReader.close();
        br.close();
        s.close();
    }
}