Day20_网络编程(软件结构,网络编程三要素,UDP网络编程,TCP网络编程)

丁总学Java2024-02-25 21:00

文章目录

Day20 网络编程

学习目标

  • 了解网络通信协议参考模型
  • 能够理解IP地址和端口号的作用
  • 能够在程序中表示IP地址和端口号
  • 能够说出TCP和UDP网络协议的区别
  • 了解基于Socket的TCP网络编程
  • 了解基于Socket的UDP网络编程

1 软件结构

  • C/S结构 ：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有ＱＱ、红蜘蛛等软件。

B/S结构 ：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有IE、谷歌、火狐等。

两种架构各有优势，但是无论哪种架构，都离不开网络的支持。网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。

2 网络编程三要素

2.1 IP地址和域名

1、IP地址

IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把"个人电脑"比作"一台电话"的话，那么"IP地址"就相当于"电话号码"。

IP地址分类方式一：

  • IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成a.b.c.d 的形式，例如192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。

  • IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。

    为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。IPv4和IPv6地址格式不相同，因此在很长一段时间里，互联网中出现IPv4和IPv6长期共存的局面。2012年6月6日，国际互联网协会举行了世界IPv6启动纪念日，这一天，全球IPv6网络正式启动。多家知名网站，如Google、Facebook和Yahoo等，于当天全球标准时间0点（北京时间8点整）开始永久性支持IPv6访问。2018年6月，三大运营商联合阿里云宣布，将全面对外提供IPv6服务，并计划在2025年前助推中国互联网真正实现"IPv6 Only"。 7月，百度云制定了中国的IPv6改造方案。8月3日，工信部通信司在北京召开IPv6规模部署及专项督查工作全国电视电话会议，中国将分阶段有序推进规模建设IPv6网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合。

IP地址分类方式二：

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

常用命令：

  • 查看本机IP地址，在控制台输入：
java 复制代码 
ipconfig
  • 检查网络是否连通，在控制台输入：
java 复制代码 
ping 空格 IP地址
ping 220.181.57.216

特殊的IP地址：

  • 本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1
  • 主机名(hostName)：localhost
2、域名

因为IP地址数字不便于记忆，因此出现了域名，域名容易记忆，当在连接网络时输入一个主机的域名后，域名服务器(DNS)负责将域名转化成IP地址，这样才能和主机建立连接。 ------- 域名解析

  1. 在浏览器中输入www . qq .com 域名，操作系统会先检查自己本地的hosts文件（C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts）是否有这个网址映射关系，如果有，就先调用这个IP地址映射，完成域名解析。
  2. 如果hosts里没有这个域名的映射，则查找本地DNS解析器缓存，是否有这个网址映射关系，如果有，直接返回，完成域名解析。
  3. 如果hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系，首先会找TCP/ip参数中设置的首选DNS服务器，在此我们叫它本地DNS服务器，此服务器收到查询时，如果要查询的域名，包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析，此解析具有权威性。
  4. 如果要查询的域名，不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有权威性。
  5. 如果本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效，则根据本地DNS服务器的设置（是否设置转发器）进行查询，如果未用转发模式，本地DNS就把请求发至13台根DNS，根DNS服务器收到请求后会判断这个域名(.com)是谁来授权管理，并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息后，将会联系负责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后，如果自己无法解析，它就会找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址(http://qq.com)给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后，就会找（http://qq.com)域服务器，重复上面的动作，进行查询，直至找到www . qq .com主机。
  6. 如果用的是转发模式，此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器，由上一级服务器进行解析，上一级服务器如果不能解析，或找根DNS或把转请求转至上上级，以此循环。不管是本地DNS服务器用是是转发，还是根提示，最后都是把结果返回给本地DNS服务器，由此DNS服务器再返回给客户机。
3、InetAddress类

InetAddress类主要表示IP地址，两个子类：Inet4Address、Inet6Address。

Internet上的主机有两种方式表示地址：

  • 域名(hostName)：www.atguigu.com
  • IP 地址(hostAddress)：202.108.35.210

lInetAddress 类没有提供公共的构造器，而是提供 了 如下几个 静态方法来获取InetAddress 实例

  • public static InetAddress getLocalHost()
  • public static InetAddress getByName(String host)
  • public static InetAddress getByAddress(byte[] addr)

InetAddress 提供了如下几个常用的方法

  • public String getHostAddress() ：返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。
  • public String getHostName() ：获取此 IP 地址的主机名
java 复制代码 
package com.atguigu.ip;

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

import org.junit.Test;

public class TestInetAddress {
    @Test
    public void test01() throws UnknownHostException{
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(localHost);
    }

    @Test
    public void test02()throws UnknownHostException{
        InetAddress atguigu = InetAddress.getByName("www.atguigu.com");
        System.out.println(atguigu);
    }

    @Test
    public void test03()throws UnknownHostException{
//		byte[] addr = {112,54,108,98};
        byte[] addr = {(byte)192,(byte)168,24,56};
        InetAddress atguigu = InetAddress.getByAddress(addr);
        System.out.println(atguigu);
    }
}

2.2 端口号

网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢？

如果说IP地址 可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）了。

  • 端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535 。
    • 公认端口：0~1023。被预先定义的服务通信占用，如：HTTP（80），FTP（21），Telnet（23）
    • 注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序。如：Tomcat（8080），MySQL（3306），Oracle（1521）。
    • 动态/ 私有端口：49152~65535。

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。

2.3 网络通信协议

1、OSI参考模型和TCP/IP参考模型

  • **网络通信协议：**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守一定的规则，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规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。

  • TCP/IP协议： 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

上图中，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。

  • TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层，每层分别负责不同的通信功能。
    链路层：链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动。
  • 网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。而IP协议是一种非常重要的协议。IP（internet protocal）又称为互联网协议。IP的责任就是把数据从源传送到目的地。它在源地址和目的地址之间传送一种称之为数据包的东西，它还提供对数据大小的重新组装功能，以适应不同网络对包大小的要求。
  • 传输层：主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议。TCP（Transmission Control Protocol）协议，即传输控制协议，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)：是一个无连接的传输层协议、提供面向事务的简单不可靠的信息传送服务。
  • 应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议、SNMP（简单网络管理协议）、SMTP（简单邮件传输协议）和POP3（Post Office Protocol 3的简称,即邮局协议的第3个版）等。

而通常我们说的TCP/IP协议，其实是指TCP/IP协议族，因为该协议家族的两个最核心协议：TCP（传输控制协议）和IP（网际协议），为该家族中最早通过的标准，所以简称为TCP/IP协议。

2、UDP协议

UDP ：用户数据报协议(User Datagram Protocol)，它是非面向连的，不可靠的无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。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都使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。

但是在使用UDP协议传送数据时，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。

  • 大小限制的：数据被限制在64kb以内，超出这个范围就不能发送了。

  • 数据报(Datagram)：网络传输的基本单位

UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)，是一种面向非连接 的协议，面向非连接指的是在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态就直接发送，至于对方是否可以接收到这些数据内容，UDP协议无法控制，因此说，UDP协议是一种不可靠的协议。无连接的好处就是快，省内存空间和流量，因为维护连接需要创建大量的数据结构。UDP会尽最大努力交付数据，但不保证可靠交付，没有TCP的确认机制、重传机制，如果因为网络原因没有传送到对端，UDP也不会给应用层返回错误信息。

UDP协议是面向数据报文的信息传送服务。UDP在发送端没有缓冲区，对于应用层交付下来的报文在添加了首部之后就直接交付于ip层，不会进行合并，也不会进行拆分，而是一次交付一个完整的报文。比如我们要发送100个字节的报文，我们调用一次send()方法就会发送100字节，接收方也需要用receive()方法一次性接收100字节，不能使用循环每次获取10个字节，获取十次这样的做法。

UDP协议没有拥塞控制，所以当网络出现的拥塞不会导致主机发送数据的速率降低。虽然UDP的接收端有缓冲区，但是这个缓冲区只负责接收，并不会保证UDP报文的到达顺序是否和发送的顺序一致。因为网络传输的时候，由于网络拥塞的存在是很大的可能导致先发的报文比后发的报文晚到达。如果此时缓冲区满了，后面到达的报文将直接被丢弃。这个对实时应用来说很重要，比如：视频通话、直播等应用。

因此UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境，数据报大小限制在64K以下。

3、TCP协议

TCP ：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。它是面向连接的，可靠的通信协议，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。是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层的通信协议，可以连续传输大量的数据。类似于打电话的效果。

TCP协议负责收集这些数据信息包，并将其按适当的次序放好传送，在接收端收到后再将其正确的还原。TCP协议保证了数据包在传送中准确无误。TCP协议使用重发机制，当一个通信实体发送一个消息给另一个通信实体后，需要收到另一个通信实体确认信息，如果没有收到另一个通信实体确认信息，则会再次重复刚才发送的消息。

这是因为它为当一台计算机需要与另一台远程计算机连接时，TCP协议会采用"三次握手"方式让它们建立一个连接，用于发送和接收数据的虚拟链路。数据传输完毕TCP协议会采用"四次挥手"方式断开连接。

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。完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如下载文件、浏览网页等。

  • 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。

  • 第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求。

  • 第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。

TCP协议中，在发送数据结束后，释放连接时需要经过四次挥手。

  • 第一次挥手：客户端向服务器端提出结束连接，让服务器做最后的准备工作。此时，客户端处于半关闭状态，即表示不再向服务器发送数据了，但是还可以接受数据。
  • 第二次挥手：服务器接收到客户端释放连接的请求后，会将最后的数据发给客户端。并告知上层的应用进程不再接收数据。
  • 第三次挥手：服务器发送完数据后，会给客户端发送一个释放连接的报文。那么客户端接收后就知道可以正式释放连接了。
  • 第四次挥手：客户端接收到服务器最后的释放连接报文后，要回复一个彻底断开的报文。这样服务器收到后才会彻底释放连接。这里客户端，发送完最后的报文后，会等待2MSL，因为有可能服务器没有收到最后的报文，那么服务器迟迟没收到，就会再次给客户端发送释放连接的报文，此时客户端在等待时间范围内接收到，会重新发送最后的报文，并重新计时。如果等待2MSL后，没有收到，那么彻底断开。

2.4 Socket编程

通信的协议还是比较复杂的，java.net 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节。我们可以直接使用这些类和接口，来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。

java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：

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

通信的两端都要有Socket（也可以叫"套接字"），是两台机器间通信的端点。网络通信其实就是Socket间的通信。

传输层协议 分类 类型 描述
TCP 流套接字：使用TCP提供可依赖的字节流服务 ServerSocket 此类实现TCP服务器套接字。服务器套接字等待请求通过网络传入。
Socket 此类实现客户端套接字（也可以就叫"套接字"）。套接字是两台机器间通信的端点。
UDP 数据报套接字：使用UDP提供"尽力而为"的数据报服务 DatagramSocket 此类表示用来发送和接收UDP数据报包的套接字。

3 UDP网络编程

3.1 DatagramSocket和DatagramPacket

1、DatagramSocket

此类表示用来发送和接收数据报包的套接字。数据报套接字是包投递服务的发送或接收点。每个在数据报套接字上发送或接收的包都是单独编址和路由的。从一台机器发送到另一台机器的多个包可能选择不同的路由，也可能按不同的顺序到达。

序号 构造器或方法 描述
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 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。
3 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。
4 public void close() 关闭此数据报套接字。
2、DatagramPacket类

DatagramPacket此类表示数据报包。 数据报包用来实现无连接包投递服务。每条报文仅根据该包中包含的信息从一台机器路由到另一台机器。

序号 构造器和方法 描述
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 int getLength() 返回将要发送或接收到的数据的长度。
4 public byte[] getData() 返回数据缓冲区。

3.2 开发步骤

发送端程序包含以下四个基本的 步骤：

  • 创建DatagramSocket ：默认使用系统随机分配端口号。
  • 创建DatagramPacket：将要发送的数据用字节数组表示，并指定要发送的数据长度，接收方的IP地址和端口号。
  • 调用 该DatagramSocket 类对象的 send方法 ：发送数据报DatagramPacket对象。
  • 关闭DatagramSocket 对象：发送端程序结束，关闭通信套接字。

接收端程序包含以下四个基本的步骤 ：

  • 创建DatagramSocket ：指定监听的端口号。
  • 创建DatagramPacket：指定接收数据用的字节数组，起到临时数据缓冲区的效果，并指定最大可以接收的数据长度。
  • 调用 该DatagramSocket 类对象的receive方法 ：接收数据报DatagramPacket对象。。
  • 关闭DatagramSocket ：接收端程序结束，关闭通信套接字。

3.3 通信模型

3.4 演示发送和接收消息

1、发送端示例代码
java 复制代码 
package com.atguigu.udp;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.ArrayList;

public class Send {

    public static void main(String[] args)throws Exception {
//		1、建立发送端的DatagramSocket
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        //要发送的数据
        ArrayList<String> all = new ArrayList<String>();
        all.add("尚硅谷让天下没有难学的技术！");
        all.add("学高端前沿的IT技术来尚硅谷！");
        all.add("尚硅谷让你的梦想变得更具体！");
        all.add("尚硅谷让你的努力更有价值！");

        //接收方的IP地址
        InetAddress ip = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        //接收方的监听端口号
        int port = 9999;
        //发送多个数据报
        for (int i = 0; i < all.size(); i++) {
//			2、建立数据包DatagramPacket
            byte[] data = all.get(i).getBytes();
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(data, 0, data.length, ip, port);
//			3、调用Socket的发送方法
            ds.send(dp);
        }

//		4、关闭Socket
        ds.close();
    }
}
2、接收端示例代码
java 复制代码 
package com.atguigu.udp;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class Receive {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
//		1、建立接收端的DatagramSocket，需要指定本端的监听端口号
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9999);

        //一直监听数据
        while(true){
            //2、建立数据包DatagramPacket
            byte[] buffer = new byte[1024*64];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buffer , buffer.length);

            //3、调用Socket的接收方法
            ds.receive(dp);

            //4、拆封数据
            String str = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());
            System.out.println(str);
        }

//        ds.close();
    }
}

4 TCP网络编程

4.1 ServerSocket和Socket

1、ServerSocket类
序号 构造器或方法 描述
1 ServerSocket(int port) 创建绑定到特定端口的服务器套接字。
2 Socket accept() 侦听并接受到此套接字的连接。
3 public void close() 关闭此套接字。
2、Sokcet类
序号 构造器或方法 描述
1 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。
2 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。
3 public InputStream getInputStream() 返回此套接字的输入流，可以用于接收消息
4 public OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流，可以用于发送消息
5 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。
6 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。
7 public InetAddress getLocalAddress() 获取套接字绑定的本地地址。
8 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。
9 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。
10 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。
11 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。

**注意：**先后调用Socket的shutdownInput()和shutdownOutput()方法，仅仅关闭了输入流和输出流，并不等于调用Socket的close()方法。在通信结束后，仍然要调用Scoket的close()方法，因为只有该方法才会释放Socket占用的资源，比如占用的本地端口号等。

4.2 开发步骤

服务器端程序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Socket 对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

客户端程序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路。
  • 关闭 Socket ：断开客户端到服务器的连接，释放线路

4.3 通信模型

Java语言的基于套接字TCP编程分为服务端编程和客户端编程，其通信模型如图所示：

4.4 演示单个客户端与服务器单次通信

需求：客户端连接服务器，连接成功后给服务发送"lalala"，服务器收到消息后，给客户端返回"欢迎登录"，客户端接收消息后，断开连接

1、服务器端示例代码
java 复制代码 
package com.atguigu.tcp.one;

import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {

    public static void main(String[] args)throws Exception {
        //1、准备一个ServerSocket对象，并绑定8888端口
        ServerSocket server =  new ServerSocket(8888);
        System.out.println("等待连接....");

        //2、在8888端口监听客户端的连接，该方法是个阻塞的方法，如果没有客户端连接，将一直等待
        Socket socket = server.accept();
        InetAddress inetAddress = socket.getInetAddress();
        System.out.println(inetAddress.getHostAddress() + "客户端连接成功！！");

        //3、获取输入流，用来接收该客户端发送给服务器的数据
        InputStream input = socket.getInputStream();
        //接收数据
        byte[] data = new byte[1024];
        StringBuilder s = new StringBuilder();
        int len;
        while ((len = input.read(data)) != -1) {
            s.append(new String(data, 0, len));
        }
        System.out.println(inetAddress.getHostAddress() + "客户端发送的消息是：" + s);

        //4、获取输出流，用来发送数据给该客户端
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        //发送数据
        out.write("欢迎登录".getBytes());
        out.flush();

        //5、关闭socket，不再与该客户端通信
        //socket关闭，意味着InputStream和OutputStream也关闭了
        socket.close();

        //6、如果不再接收任何客户端通信，可以关闭ServerSocket
        server.close();
    }
}
2、客户端示例代码
java 复制代码 
package com.atguigu.tcp.one;

import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class Client {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、准备Socket，连接服务器，需要指定服务器的IP地址和端口号
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);

        // 2、获取输出流，用来发送数据给服务器
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        // 发送数据
        out.write("lalala".getBytes());
        //会在流末尾写入一个"流的末尾"标记，对方才能读到-1，否则对方的读取方法会一致阻塞
        socket.shutdownOutput();

        //3、获取输入流，用来接收服务器发送给该客户端的数据
        InputStream input = socket.getInputStream();
        // 接收数据
        byte[] data = new byte[1024];
        StringBuilder s = new StringBuilder();
        int len;
        while ((len = input.read(data)) != -1) {
            s.append(new String(data, 0, len));
        }
        System.out.println("服务器返回的消息是：" + s);

        //4、关闭socket，不再与服务器通信，即断开与服务器的连接
        //socket关闭，意味着InputStream和OutputStream也关闭了
        socket.close();
    }
}

4.5 演示多个客户端与服务器之间的多次通信

通常情况下，服务器不应该只接受一个客户端请求，而应该不断地接受来自客户端的所有请求，所以Java程序通常会通过循环，不断地调用ServerSocket的accept()方法。

如果服务器端要"同时"处理多个客户端的请求，因此服务器端需要为每一个客户端单独分配一个线程来处理，否则无法实现"同时"。

咱们之前学习IO流的时候，提到过装饰者设计模式，该设计使得不管底层IO流是怎样的节点流：文件流也好，网络Socket产生的流也好，程序都可以将其包装成处理流，甚至可以多层包装，从而提供更多方便的处理。

案例需求：多个客户端连接服务器，并进行多次通信

  • 每一个客户端连接成功后，从键盘输入英文单词或中国成语，并发送给服务器
  • 服务器收到客户端的消息后，把词语"反转"后返回给客户端
  • 客户端接收服务器返回的"词语"，打印显示
  • 当客户端输入"stop"时断开与服务器的连接
  • 多个客户端可以同时给服务器发送"词语"，服务器可以"同时"处理多个客户端的请求
1、服务器端示例代码
java 复制代码 
package com.atguigu.tcp.many;

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

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1、准备一个ServerSocket
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("等待连接...");

        int count = 0;
        while(true){
            // 2、监听一个客户端的连接
            Socket socket = server.accept();
            System.out.println("第" + ++count + "个客户端"+socket.getInetAddress().getHostAddress()+"连接成功！！");

            ClientHandlerThread ct = new ClientHandlerThread(socket);
            ct.start();
        }

        //这里没有关闭server，永远监听
    }
    static class ClientHandlerThread extends Thread{
        private Socket socket;
        private String ip;

        public ClientHandlerThread(Socket socket) {
            super();
            this.socket = socket;
            ip = socket.getInetAddress().getHostAddress();
        }

        public void run(){
            try{
                //（1）获取输入流，用来接收该客户端发送给服务器的数据
                BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                //（2）获取输出流，用来发送数据给该客户端
                PrintStream ps = new PrintStream(socket.getOutputStream());
                String str;
                // （3）接收数据
                while ((str = br.readLine()) != null) {
                    //（4）反转
                    StringBuilder word = new StringBuilder(str);
                    word.reverse();

                    //（5）返回给客户端
                    ps.println(word);
                }
                System.out.println("客户端" + ip+"正常退出");
            }catch(Exception  e){
                System.out.println("客户端" + ip+"意外退出");
            }finally{
                try {
                    //（6）断开连接
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}
2、客户端示例代码
java 复制代码 
package com.atguigu.tcp.many;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、准备Socket，连接服务器，需要指定服务器的IP地址和端口号
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);

        // 2、获取输出流，用来发送数据给服务器
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        PrintStream ps = new PrintStream(out);

        // 3、获取输入流，用来接收服务器发送给该客户端的数据
        InputStream input = socket.getInputStream();
        BufferedReader br;
        if(args!= null && args.length>0) {
            String encoding = args[0];
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(input,encoding));
        }else{
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));
        }

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while(true){
            System.out.println("输入发送给服务器的单词或成语：");
            String message = scanner.nextLine();
            if(message.equals("stop")){
                socket.shutdownOutput();
                break;
            }

            // 4、 发送数据
            ps.println(message);
            // 接收数据
            String feedback  = br.readLine();
            System.out.println("从服务器收到的反馈是：" + feedback);
        }

        //5、关闭socket，断开与服务器的连接
        scanner.close();
        socket.close();
    }
}
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