Java SE：网络编程

吃懵你啊2024-03-02 14:15

网络编程意义

网络编程使得不同计算机之间能够进行通信和交互，从而实现了许多现代应用程序和服务的功能。

常见的网络编程架构

CS（客户端服务端模式）：需要客户端开发

BS（浏览器服务端模式）：不需要开发客户端

IP

设备的唯一标识符

端口号

应用程序在设备中的唯一标识符 ，每个端口号都是设备的出口或入口，所有设备在网络中都是通过端口进行传输接收数据

协议

UDP协议

面向无连接，速度快，有大小限制，数据不安全，数据易丢失

传输接收数据4步走

java 复制代码 
 //创建主机对象
        //调用方法创建主机对象
        InetAddress address = InetAddress.getByName("小胖子");
        System.out.println(address);

        //获取主机名字
        String name = address.getHostName();
        System.out.println(name);

        //获取主机地址
        String hostAddress = address.getHostAddress();
        System.out.println(hostAddress);
java 复制代码 
 public static void main(String[] args) throws IOException {
        //利用UDP端口发送数据

        /*
        * 1.创建发送数据的平台
        * 2.打包数据
        * 3，发送
        * 4，释放资源
        * */

        /*
        * 传输：
        * 若无指定参数则默认随机传递端口
        * 若指定参数则传递到指定端口位置
        * */
        //1. 创建发送数据的平台
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        //要传输的内容
        String str = "丢那醒啊";
        //转换为字节数据传递数据
        byte[] bytes = str.getBytes();
        //要发送到的目的地
        //创建主机对象，要发送的目的地·
        InetAddress address = InetAddress.getByName("小胖子");
        //创建端口
        int port = 10086;

        //2. 打包要发送的数据
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);

        //3. 发送内容
        socket.send(dp);

        //4. 释放资源
        socket.close();
    }
java 复制代码 
public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
        * 接收数据：
        * 指定接收数据平台
        * 接收数据包
        * */

        //创建接收数据平台
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(10086);

        //1. 创建接收数据包对象
        //存放接收的字节数据进数组
        byte[] bytes = new byte[1024];

        //2. 创建接收数据包
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
        //调用接收数据方法Receive，此时接收的数据存入数据包packet中
        socket.receive(packet);

        //3. 接收数据
        //从哪个设备中发出
        InetAddress address = packet.getAddress();
        //发出的数据内容以字节数组进行接收
        byte[] data = packet.getData();
        //从哪个设备的端口中发出
        int port = packet.getPort();

        String str = new String(data, 0, data.length);
        System.out.println("接收的数据内容为：" + str);
        System.out.println("发送数据的电脑端口为：" + port);

        //4. 释放资源
        socket.close();
    }

单播、组播、广播

单播：一台设备向另一台设备发送数据

组播：一台设备向另一组设备发送数据（如：机房授课，授课设备向一组被授课设备发送信息）（组播地址：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255其中预留组播地址：224.0.0.0 ~ 224.0.0.255）

广播：一台设备向所有设备同时发送数据，所有设备都能接收到 （广播地址：255.255.255.255）

java 复制代码 
public class MultSend {
    //组播发送数据，一台设备向一组设备同时发送数据，要保证组播地址完全一致

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ///1. 创建组播对象（要发送的平台）
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket();

        //2. 打包数据包（要发送的数据内容）
        String str = "吃蒙你啊";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        //接收的地址
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
        //发送端口号
        int port = 10086;

        //打包成数据包
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);

        //3. 发送数据包
        ms.send(packet);

        //4. 释放资源
        ms.close();

    }
}


public class MulReceive2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //接收组播发送的数据

        //1. 创建组播平台（组播的端口号必须保持一致）
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10086);

        //2. 接收组播数据包
        //用多大空间接收
        byte[] bytes = new byte[1024];
        //将本机添加到组播中
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
        ms.joinGroup(address);
        //接收包的端口号
        int port = 10086;

        //创建接收包对象
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length, address, 10086);

        //3. 接收数据包
        ms.receive(packet);
        //解析数据
        InetAddress source = packet.getAddress();
        byte[] data = packet.getData();
        int length = packet.getLength();
        int packetPort = packet.getPort();

        String str = new String(data, 0, length);

        //4. 释放资源
        ms.close();

        System.out.println("地址为" + source + "从端口" +  packetPort + "发送了：" + str);

    }
}

TCP协议

面向有连接即需要两端必须连接，否则无法传输数据 ，传输速度快，数据不易丢失
三次握手四次挥手协议

三次握手：客户端向服务端请求发送数据（第一次握手），服务端回应客户端表示收到请求（第二次握手），客户端确认将数据发送（第三次握手）

四次挥手：客户端向服务端请求停止发送数据（第一次挥手），服务端回应客户端表示收到该请求 （第二次挥手），但此时服务端可能还未完全接收完整数据，若此时立刻关闭传输通道则数据丢失，故要等待服务端发送确认停止传输数据（第三次挥手），客户端确认停止发送数据（第四次挥手）

java 复制代码 
public class Cilen {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
        * UDP协议只管发送数据，不管通道是否连接，故容易发生丢失数据的情况
        * TCP协议要保证两台设备直接已经构建通道，不然无法传输数据
        * */
        //获取本机对象IP地址
        InetAddress address = InetAddress.getByName("小胖子");
        String hostAddress = address.getHostAddress();
        System.out.println(hostAddress);

        //创建Socket对象
        //若获取不到服务端对象会报错
        Socket socket = new Socket(address, 10086);

        //写出数据
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //创建字符输出流
        os.write("吃蒙你啊啊！666".getBytes());

        //释放资源
        os.close();
        socket.close();
    }
}


public class Server{
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建服务器对象
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);

        //和客户端连接（获取到连接的客户端对象）
        Socket s = serverSocket.accept();

        /*InputStream is = s.getInputStream();
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);*/

        //字符缓冲流读取数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));

        int b;
        while ((b = br.read()) != -1) {
            System.out.print((char) b);
        }

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

test：客户端和服务端互发消息

java 复制代码 
public class client {
    //客户端发送一条数据，接收服务器的反馈并打印
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建客户端对象
        /*
         * 参数一：信息要发送的目的地，此时发送到本机
         * 参数二：发送端绑定的端口
         * */
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("小胖子"), 10086);

        //2.发送数据
        String str;
        //创建键盘录入对象
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        //键盘输入内容
        System.out.println("请输入要发送的内容：");
        str = sc.nextLine();

        //3.输出
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write(str.getBytes());

        //细节:关闭通道，让程序继续往下读
        socket.shutdownOutput();

        //4.接收反馈消息
        InputStream is = socket.getInputStream();
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
        int b;
        while ((b = isr.read()) != -1) {
            System.out.print((char) b);
        }

        //5.关闭资源
        socket.close();
    }
}



public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //服务端，接收客户端的消息并打印，再给客户端反馈消息
        //1.创建客户端对象（绑定对应端口）
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

        //2.获取客户端对象（等待客户端连接，连接成功将返回连接对象）
        Socket socket = ss.accept();

        //3.获取字节输入流对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
        //读入数据
        /*
         * 细节：
         * 从通道中读入数据时若没有读取到结束标记程序会卡在此处
         * 若要程序继续往下运行需要关闭通道
         * */
        int b;
        while ((b = isr.read()) != -1) {
            System.out.print((char) b);
        }

        //4. 反馈消息
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        String str = "接收成功";
        os.write(str.getBytes());

        //5.释放资源
        socket.close();
        ss.close();
    }
}

控制台版聊天室练习

客户端

java 复制代码 
import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //客户端
        while (true) {
            //创建客户端对象，连接服务端
            Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("小胖子"), 10086);
            System.out.println("连接服务器");

            Scanner sc = new Scanner(System.in);

            //登录界面
            ChatJFrame();
            System.out.println("请输入你的选择：");
            switch (sc.nextLine()) {
                case "1" -> Login(socket);
                default -> System.out.println("输入错误，请重新输入");
            }
        }
    }

    //登录
    public static void Login(Socket socket) throws IOException {
        /*
        * 其他要求：

用户名和密码要求：

要求1：用户名要唯一，长度：6~18位，纯字母，不能有数字或其他符号。

要求2：密码长度3~8位。第一位必须是小写或者大小的字母，后面必须是纯数字。
        * */

        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入用户名：");
        String name = sc.nextLine();
        System.out.println("请输入密码：");
        String password = sc.nextLine();
        //拼接输入内容，并传递给服务端
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        String str = sb.append(name + "=").append(password).toString();
        sendContent(socket, str);

        //接收服务器反馈
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        String outcome = br.readLine();
        //根据反馈做出不同的相应
        /*
        "用户名不符合要求"
        "密码不符合要求"
        "没有该用户信息"
        "登录成功"
        "用户名和密码不匹配"
        */
        if ("登录成功".equals(outcome)) {
            System.out.println("登录成功，开始聊天");
            startChat(socket);
        } else {
            System.out.println(outcome);
        }
    }

    private static void startChat(Socket socket) throws IOException {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("请输入你要发送的内容:");
            String str = sc.nextLine();
            sendContent(socket, str);
        }
    }

    private static void sendContent(Socket socket, String str) throws IOException {
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
        bw.write(str);
        bw.newLine();
        bw.flush();
    }

    //登录界面
    public static void ChatJFrame() {
        System.out.println("==============欢迎来到食懵尼啊聊天室================");
        System.out.println("1登录");
        System.out.println("2注册");
    }
}

服务端

java 复制代码 
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建服务端对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

        while (true) {
            //获取客户端对象（与谁连接）
            Socket socket = ss.accept();
            System.out.println("成功连接客户端");
            myRunnable myRunnable = new myRunnable(socket);
            //开启多条线程，同时连接多个客户端
            Thread thread = new Thread(myRunnable);
            thread.start();
        }
    }

    private static void login(Socket socket) throws IOException {
        //将客户端写出的数据读入
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        String str = br.readLine();
        String[] split = str.split("=");
        String name = split[0];
        String password = split[1];

        //获取服务端输出对象，回写数据给客户端
        //判断用户登录的账户密码信息
        //1.判断用户名是否符合要求
        boolean flag = isName(name);
        if (!flag) {
            //回写数据
            System.out.println("用户名不符合要求");
            loginOutCome(socket, "用户名不符合要求");
            return;
        }

        //2.判断密码是否符合要求
        flag = isPassword(password);
        if (!flag) {
            System.out.println("密码不符合要求");
            loginOutCome(socket, "密码不符合要求");
            return;
        }

        //3.校验用户密码符合要求后遍历文件内的内容是否含有该用户信息
        //创建输入流对象（将文件内容导入程序）
        br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("Work/register")));
        //创建双列集合存储用户名和密码
        HashMap<String, String> hm = new HashMap<>();
        //将文件内容加载入程序
        while ((str = br.readLine()) != null) {
            hm.put(str.split("=")[0], str.split("=")[1]);
        }
        //判断是否含有该信息
        boolean b = hm.containsKey(name);
        if (!b) {
            System.out.println("没有该用户信息");
            loginOutCome(socket, "没有该用户信息");
            return;
        }
        String value = hm.get(name);
        if (value.equals(password)) {
            System.out.println("登录成功");
            loginOutCome(socket, "登录成功");
            while (true) {
                receiveContent(socket, name);
            }
        } else {
            System.out.println("用户名和密码不匹配");
            loginOutCome(socket, "用户名和密码不匹配");
        }

    }

    private static void receiveContent(Socket socket, String name) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        String str = br.readLine();
        System.out.println(name + "：" + str);
        //转发消息给其他用户
    }

    private static void loginOutCome(Socket socket, String outcome) throws IOException {
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
        bw.write(outcome);
        bw.newLine();
        bw.flush();
    }

    private static boolean isPassword(String password) {
        //要求2：密码长度3~8位。第一位必须是小写或者大小的字母，后面必须是纯数字。
        Pattern p = Pattern.compile("[0-9]{3,8}");
        Matcher m = p.matcher(password);
        return m.matches();
    }

    private static boolean isName(String name) {
        // 要求1：用户名要唯一，长度：6~18位，纯字母，不能有数字或其他符号。
        Pattern p = Pattern.compile("[a-zA-z]{2,18}");
        Matcher m = p.matcher(name);
        return m.matches();
    }


    static class myRunnable implements Runnable {

        Socket socket;

        myRunnable(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                login(this.socket);
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}
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