Java网络编程
网络编程三要素
1. IP地址：表示设备在网络中的地址，是网络中设备的唯一标识
2. 端口号：应用程序在设备中唯一的标识
3. 协议：连接和数据在网络中传输的规则。
InetAddress类
Java中也有一个类用来表IP地址，这个类是InetAddress类。我们在开发网络通信程序的时候，可能有时候会获取本机的IP地址，以及测试与其他地址是否连通，这个时候就可以使用InetAddress类来完成。下面学习几个InetAddress的方法。
package com.itheima.d1_ip;
import java.net.InetAddress;
/**
* 目标：掌握InetAddress类的使用。
*/
public class InetAddressTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1、获取本机IP地址对象的
InetAddress ip1 = InetAddress.getLocalHost();
System.out.println(ip1.getHostName());
System.out.println(ip1.getHostAddress());
// 2、获取指定IP或者域名的IP地址对象。
InetAddress ip2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
System.out.println(ip2.getHostName());
System.out.println(ip2.getHostAddress());
// ping www.baidu.com
System.out.println(ip2.isReachable(6000));
}
}
端口号
端口号：指的是计算机设备上运行的应用程序的标识，被规定为一个16位的二进制数据，范围（0~65535）
端口号分为一下几类（了解一下）
- 周知端口：0~1023，被预先定义的知名应用程序占用（如：HTTP占用80，FTP占用21）
- 注册端口：1024~49151，分配给用户经常或者某些应用程序
- 动态端口：49152~65536，之所以称为动态端口，是因为它一般不固定分配给某进程，而是动态分配的。
需要我们注意的是，同一个计算机设备中，不能出现两个应用程序，用同一个端口号
UDP通信代码
package com.itheima.d2_upd1;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
/**
* 目标：完成UDP通信快速入门：实现1发1收。
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1、创建客户端对象（发韭菜出去的人）
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(7777);
// 2、创建数据包对象封装要发出去的数据（创建一个韭菜盘子）
/* public DatagramPacket(byte buf[], int length,
InetAddress address, int port)
参数一：封装要发出去的数据。
参数二：发送出去的数据大小（字节个数）
参数三：服务端的IP地址（找到服务端主机）
参数四：服务端程序的端口。
*/
byte[] bytes = "我是快乐的客户端，我爱你abc".getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length
, InetAddress.getLocalHost(), 6666);
// 3、开始正式发送这个数据包的数据出去了
socket.send(packet);
System.out.println("客户端数据发送完毕~~~");
socket.close(); // 释放资源！
}
}
package com.itheima.d2_upd1;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
/**
* 目标：完成UDP通信快速入门-服务端开发
*/
public class Server {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("----服务端启动----");
// 1、创建一个服务端对象（创建一个接韭菜的人） 注册端口
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);
// 2、创建一个数据包对象，用于接收数据的（创建一个韭菜盘子）
byte[] buffer = new byte[1024 * 64]; // 64KB.
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
// 3、开始正式使用数据包来接收客户端发来的数据
socket.receive(packet);
// 4、从字节数组中，把接收到的数据直接打印出来
// 接收多少就倒出多少
// 获取本次数据包接收了多少数据。
int len = packet.getLength();
String rs = new String(buffer, 0 , len);
System.out.println(rs);
// 获得客户端IP、端口
System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
System.out.println(packet.getPort());
socket.close(); // 释放资源
}
}
UDP通信代码（多发多收）
package com.itheima.d3_udp2;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Scanner;
/**
* 目标：完成UDP通信快速入门：实现客户端反复的发。
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1、创建客户端对象（发韭菜出去的人）
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
// 2、创建数据包对象封装要发出去的数据（创建一个韭菜盘子）
/* public DatagramPacket(byte buf[], int length,
InetAddress address, int port)
参数一：封装要发出去的数据。
参数二：发送出去的数据大小（字节个数）
参数三：服务端的IP地址（找到服务端主机）
参数四：服务端程序的端口。
*/
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("请说：");
String msg = sc.nextLine();
// 一旦发现用户输入的exit命令，就退出客户端
if("exit".equals(msg)){
System.out.println("欢迎下次光临！退出成功！");
socket.close(); // 释放资源
break; // 跳出死循环
}
byte[] bytes = msg.getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length
, InetAddress.getLocalHost(), 6666);
// 3、开始正式发送这个数据包的数据出去了
socket.send(packet);
}
}
}
package com.itheima.d3_udp2;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
/**
* 目标：完成UDP通信快速入门-服务端反复的收
*/
public class Server {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("----服务端启动----");
// 1、创建一个服务端对象（创建一个接韭菜的人） 注册端口
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);
// 2、创建一个数据包对象，用于接收数据的（创建一个韭菜盘子）
byte[] buffer = new byte[1024 * 64]; // 64KB.
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
while (true) {
// 3、开始正式使用数据包来接收客户端发来的数据
socket.receive(packet);
// 4、从字节数组中，把接收到的数据直接打印出来
// 接收多少就倒出多少
// 获取本次数据包接收了多少数据。
int len = packet.getLength();
String rs = new String(buffer, 0 , len);
System.out.println(rs);
System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
System.out.println(packet.getPort());
System.out.println("--------------------------------------");
}
}
}
TCP通信（一发一收）
Java提供了一个java.net.Socket类来完成TCP通信。
我们先讲一下Socket完成TCP通信的流程，再讲代码怎么编写就很好理解了。如下图所示
- 当创建Socket对象时，就会在客户端和服务端创建一个数据通信的管道，在客户端和服务端两边都会有一个Socket对象来访问这个通信管道。
- 现在假设客户端要发送一个“在一起”给服务端，客户端这边先需要通过Socket对象获取到一个字节输出流，通过字节输出流写数据到服务端
- 然后服务端这边通过Socket对象可以获取字节输入流，通过字节输入流就可以读取客户端写过来的数据，并对数据进行处理。
- 服务端处理完数据之后，假设需要把“没感觉”发给客户端端，那么服务端这边再通过Socket获取到一个字节输出流，将数据写给客户端
- 客户端这边再获取输入流，通过字节输入流来读取服务端写过来的数据。
TCP客户端
下面我们写一个客户端，用来往服务端发数据。由于原始的字节流不是很好用，这里根据我的经验，我原始的OutputStream包装为DataOutputStream是比较好用的。
TCP客户端
package com.itheima.d4_tcp1;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
/**
* 目标：完成TCP通信快速入门-客户端开发：实现1发1收。
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1、创建Socket对象，并同时请求与服务端程序的连接。
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
// 2、从socket通信管道中得到一个字节输出流，用来发数据给服务端程序。
OutputStream os = socket.getOutputStream();
// 3、把低级的字节输出流包装成数据输出流
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
// 4、开始写数据出去了
dos.writeUTF("在一起，好吗？");
dos.close();
socket.close(); // 释放连接资源
}
}
TCP服务端
package com.itheima.d4_tcp1;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
* 目标：完成TCP通信快速入门-服务端开发：实现1发1收。
*/
public class Server {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("-----服务端启动成功-------");
// 1、创建ServerSocket的对象，同时为服务端注册端口。
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
// 2、使用serverSocket对象，调用一个accept方法，等待客户端的连接请求
Socket socket = serverSocket.accept();
// 3、从socket通信管道中得到一个字节输入流。
InputStream is = socket.getInputStream();
// 4、把原始的字节输入流包装成数据输入流
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
// 5、使用数据输入流读取客户端发送过来的消息
String rs = dis.readUTF();
System.out.println(rs);
// 其实我们也可以获取客户端的IP地址
System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress());
dis.close();
socket.close();
}
}
TCP通信（多发多收）
TCP客户端
package com.itheima.d5_tcp2;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
/**
* 目标：完成TCP通信快速入门-客户端开发：实现客户端可以反复的发消息出去
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1、创建Socket对象，并同时请求与服务端程序的连接。
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
// 2、从socket通信管道中得到一个字节输出流，用来发数据给服务端程序。
OutputStream os = socket.getOutputStream();
// 3、把低级的字节输出流包装成数据输出流
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("请说：");
String msg = sc.nextLine();
// 一旦用户输入了exit，就退出客户端程序
if("exit".equals(msg)){
System.out.println("欢迎您下次光临！退出成功！");
dos.close();
socket.close();
break;
}
// 4、开始写数据出去了
dos.writeUTF(msg);
dos.flush();
}
}
}
TCP服务端
package com.itheima.d5_tcp2;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
* 目标：完成TCP通信快速入门-服务端开发：实现服务端反复发消息
*/
public class Server {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("-----服务端启动成功-------");
// 1、创建ServerSocket的对象，同时为服务端注册端口。
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
// 2、使用serverSocket对象，调用一个accept方法，等待客户端的连接请求
Socket socket = serverSocket.accept();
// 3、从socket通信管道中得到一个字节输入流。
InputStream is = socket.getInputStream();
// 4、把原始的字节输入流包装成数据输入流
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
while (true) {
try {
// 5、使用数据输入流读取客户端发送过来的消息
String rs = dis.readUTF();
System.out.println(rs);
} catch (Exception e) {
System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress() + "离线了！");
dis.close();
socket.close();
break;
}
}
}
}
TCP通信（多线程改进）
首先，我们需要写一个服务端的读取数据的线程类，代码如下
package com.itheima.d6_tcp3;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;
public class ServerReaderThread extends Thread{
private Socket socket;
public ServerReaderThread(Socket socket){
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
try {
InputStream is = socket.getInputStream();
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
while (true){
try {
String msg = dis.readUTF();
System.out.println(msg);
} catch (Exception e) {
System.out.println("有人下线了：" + socket.getRemoteSocketAddress());
dis.close();
socket.close();
break;
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
服务端
package com.itheima.d6_tcp3;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
* 目标：完成TCP通信快速入门-服务端开发：要求实现与多个客户端同时通信。
*/
public class Server {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("-----服务端启动成功-------");
// 1、创建ServerSocket的对象，同时为服务端注册端口。
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
while (true) {
// 2、使用serverSocket对象，调用一个accept方法，等待客户端的连接请求
Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("有人上线了：" + socket.getRemoteSocketAddress());
// 3、把这个客户端对应的socket通信管道，交给一个独立的线程负责处理。
new ServerReaderThread(socket).start();
}
}
}
客户端
package com.itheima.d6_tcp3;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
/**
* 目标：完成TCP通信快速入门-客户端开发：实现客户端可以反复的发消息出去
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1、创建Socket对象，并同时请求与服务端程序的连接。
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
// 2、从socket通信管道中得到一个字节输出流，用来发数据给服务端程序。
OutputStream os = socket.getOutputStream();
// 3、把低级的字节输出流包装成数据输出流
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("请说：");
String msg = sc.nextLine();
// 一旦用户输入了exit，就退出客户端程序
if("exit".equals(msg)){
System.out.println("欢迎您下次光临！退出成功！");
dos.close();
socket.close();
break;
}
// 4、开始写数据出去了
dos.writeUTF(msg);
dos.flush();
}
}
}
案例拓展（群聊）
服务端
package com.itheima.d7_tcp4;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class ServerReaderThread extends Thread{
private Socket socket;
public ServerReaderThread(Socket socket){
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
try {
InputStream is = socket.getInputStream();
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
while (true){
try {
String msg = dis.readUTF();
System.out.println(msg);
// 把这个消息分发给全部客户端进行接收。
sendMsgToAll(msg);
} catch (Exception e) {
System.out.println("有人下线了：" + socket.getRemoteSocketAddress());
Server.onLineSockets.remove(socket);
dis.close();
socket.close();
break;
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
private void sendMsgToAll(String msg) throws IOException {
// 发送给全部在线的socket管道接收。
for (Socket onLineSocket : Server.onLineSockets) {
OutputStream os = onLineSocket.getOutputStream();
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
dos.writeUTF(msg);
dos.flush();
}
}
}
package com.itheima.d7_tcp4;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 目标：完成TCP通信快速入门-服务端开发：要求实现与多个客户端同时通信。
*/
public class Server {
public static List<Socket> onLineSockets = new ArrayList<>();
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("-----服务端启动成功-------");
// 1、创建ServerSocket的对象，同时为服务端注册端口。
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
while (true) {
// 2、使用serverSocket对象，调用一个accept方法，等待客户端的连接请求
Socket socket = serverSocket.accept();
onLineSockets.add(socket);
System.out.println("有人上线了：" + socket.getRemoteSocketAddress());
// 3、把这个客户端对应的socket通信管道，交给一个独立的线程负责处理。
new ServerReaderThread(socket).start();
}
}
}
BS架构程序（简易版）
服务端程序
package com.itheima.d8_tcp5;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
* 目标：完成TCP通信快速入门-服务端开发：要求实现与多个客户端同时通信。
*/
public class Server {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("-----服务端启动成功-------");
// 1、创建ServerSocket的对象，同时为服务端注册端口。
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
while (true) {
// 2、使用serverSocket对象，调用一个accept方法，等待客户端的连接请求
Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("有人上线了：" + socket.getRemoteSocketAddress());
// 3、把这个客户端对应的socket通信管道，交给一个独立的线程负责处理。
new ServerReaderThread(socket).start();
}
}
}
package com.itheima.d8_tcp5;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;
public class ServerReaderThread extends Thread{
private Socket socket;
public ServerReaderThread(Socket socket){
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
// 立即响应一个网页内容：“黑马程序员”给浏览器展示。
try {
OutputStream os = socket.getOutputStream();
PrintStream ps = new PrintStream(os);
ps.println("HTTP/1.1 200 OK");
ps.println("Content-Type:text/html;charset=UTF-8");
ps.println(); // 必须换行
ps.println("<div style='color:red;font-size:120px;text-align:center'>黑马程序员666<div>");
ps.close();
socket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
服务端主程序用线程池改进
先写一个给浏览器响应数据的线程任务
package com.itheima.d9_tcp6;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;
public class ServerReaderRunnable implements Runnable{
private Socket socket;
public ServerReaderRunnable(Socket socket){
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
// 立即响应一个网页内容：“黑马程序员”给浏览器展示。
try {
OutputStream os = socket.getOutputStream();
PrintStream ps = new PrintStream(os);
ps.println("HTTP/1.1 200 OK");
ps.println("Content-Type:text/html;charset=UTF-8");
ps.println(); // 必须换行
ps.println("<div style='color:red;font-size:120px;text-align:center'>黑马程序员666<div>");
ps.close();
socket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
再改写服务端的主程序，使用ThreadPoolExecutor创建一个线程池，每次接收到一个Socket就往线程池中提交任务就行。
package com.itheima.d9_tcp6;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 目标：完成TCP通信快速入门-服务端开发：要求实现与多个客户端同时通信。
*/
public class Server {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("-----服务端启动成功-------");
// 1、创建ServerSocket的对象，同时为服务端注册端口。
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
// 创建出一个线程池，负责处理通信管道的任务。
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(16 * 2, 16 * 2, 0, TimeUnit.SECONDS,
new ArrayBlockingQueue<>(8) , Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
while (true) {
// 2、使用serverSocket对象，调用一个accept方法，等待客户端的连接请求
Socket socket = serverSocket.accept();
// 3、把这个客户端对应的socket通信管道，交给一个独立的线程负责处理。
pool.execute(new ServerReaderRunnable(socket));
}
}
}