[网络协议] 说说网络编程

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[网络协议]说说网络编程

1.软件结构：

????????C/S结构：全称Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。
????????B/S结构：全称Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。
????????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.网络通信协议：

????????TCP/IP协议。处于五层结构的传输层

3.网络通信协议分类：

????????UDP协议：一般适用于视频、音频传输。在传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。
????????TCP协议：是面向连接的通信协议，连接时要经过“三次握手”，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。
????????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。

4.IP地址：

????????IP地址：互联网协议地址。
????????分类：IPv4、IPv6

5.端口号：

在这里插入图片描述

6.TCP通信的概述：

在这里插入图片描述

Socket是套接字，套接字是两台机器间通信的端点。
服务器使用客户端的流和客户端交互。

7.TCP通信的客户端代码实现：

????????流关闭的原则是：先关闭本地流，再关闭网络流；服务端先关闭从客户端获取的套接字，再关闭服务端的套接字。
????????TCP通信的客户端：向服务器发送连接请求,给服务器发送数据,读取服务器回写的数据
????????????????表示客户端的类：
????????????????????????java.net.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。
????????????????????????套接字：包含了IP地址和端口号的网络单位

构造方法:
    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。
    参数:
        String host：服务器主机的名称/服务器的IP地址
        int port：服务器的端口号

成员方法:
????????OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流。
????????InputStream getInputStream() 返回此套接字的输入流。
????????void close() 关闭此套接字。

实现步骤:
    1.创建一个客户端对象Socket，构造方法绑定服务器的IP地址和端口号
    2.使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象
    3.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write，给服务器发送数据
    4.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象
    5.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read，读取服务器回写的数据
    6.释放资源(Socket)
 注意:
    1.客户端和服务器端进行交互，必须使用Socket中提供的网络流，不能使用自己创建的流对象
    2.当我们创建客户端对象Socket的时候，就会去请求服务器和服务器经过3次握手建立连接通路
        这时如果服务器没有启动，那么就会抛出异常ConnectException: Connection refused：connect
        如果服务器已经启动，那么就可以进行交互了

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

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建一个客户端对象Socket,构造方法绑定服务器的IP地址和端口号
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
        //2.使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给服务器发送数据
        os.write("你好服务器".getBytes());

        //4.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();

        //5.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = is.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes,0,len));

        //6.释放资源(Socket)
        socket.close();

    }

}

8.TCP通信的服务器端代码实现：

????????TCP通信的服务器端：接收客户端的请求，读取客户端发送的数据，给客户端回写数据
????????????????表示服务器的类：
????????????????????????java.net.ServerSocket：此类实现服务器套接字。负责接收客户连接请求。

????????????????构造方法:
????????????????????????ServerSocket(int port) 创建绑定到特定端口的服务器套接字。

服务器端必须明确一件事情,必须的知道是哪个客户端请求的服务器
所以可以使用accept方法获取到请求的客户端对象Socket
成员方法:
    Socket accept() 侦听并接受到此套接字的连接。

服务器的实现步骤:
    1.创建服务器ServerSocket对象和系统要指定的端口号
    2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端对象Socket
    3.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象
    4.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端发送的数据
    5.使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象
    6.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写数据
    7.释放资源(Socket,ServerSocket)

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

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建服务器ServerSocket对象和系统要指定的端口号
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
        //2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端对象Socket
        Socket socket = server.accept();
        //3.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端发送的数据
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = is.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        //5.使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //6.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写数据
        os.write("收到谢谢".getBytes());
        //7.释放资源(Socket,ServerSocket)
        socket.close();
        server.close();
    }
}

9.综合案例——文件上传的原理：

在这里插入图片描述

客户端和服务器和本地硬盘进行读写，需要使用自己创建的字节流对象（本地流）
客户端和服务器端之间进行读写，必须使用Socket中提供的字节流对象（网络流）

10.综合案例——文件上传案例的客户端：

????????文件上传案例的客户端：读取本地文件，上传到服务器，读取服务器回写的数据

明确:
    数据源:c:\\1.jpg
    目的地:服务器

实现步骤:
    1.创建一个本地字节输入流FileInputStream对象，构造方法中绑定要读取的数据源
    2.创建一个客户端Socket对象，构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号
    3.使用Socket中的方法getOutputStream，获取网络字节输出流OutputStream对象
    4.使用本地字节输入流FileInputStream对象中的方法read，读取本地文件
    5.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write，把读取到的文件上传到服务器
    6.使用Socket中的方法getInputStream，获取网络字节输入流InputStream对象
    7.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取服务回写的数据
    8.释放资源(FileInputStream，Socket)

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

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建一个本地字节输入流FileInputStream对象,构造方法中绑定要读取的数据源
        FileInputStream fis = new FileInputStream("c:\\1.jpg");
        //2.创建一个客户端Socket对象,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
        //3.使用Socket中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //4.使用本地字节输入流FileInputStream对象中的方法read,读取本地文件
        int len = 0;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while((len = fis.read(bytes))!=-1){
            //5.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,把读取到的文件上传到服务器
            os.write(bytes,0,len);
        }

        /*
            解决:上传完文件,给服务器写一个结束标记
            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。
         */
        socket.shutdownOutput();

        //6.使用Socket中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();

        System.out.println("333333333333333333333");

        //7.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取服务回写的数据
        while((len = is.read(bytes))!=-1){
            System.out.println(new String(bytes,0,len));
        }

        System.out.println("444444444444444444  while死循环打印不到");

        //8.释放资源(FileInputStream,Socket)
        fis.close();
        socket.close();
    }
}

11.综合案例——文件上传案例的服务端：

????????文件上传案例服务器端：读取客户端上传的文件，保存到服务器的硬盘，给客户端回写"上传成功"

明确:
    数据源:客户端上传的文件
    目的地:服务器的硬盘 d:\\upload\\1.jpg

实现步骤:
    1.创建一个服务器ServerSocket对象，和系统要指定的端口号
    2.使用ServerSocket对象中的方法accept，获取到请求的客户端Socket对象
    3.使用Socket对象中的方法getInputStream，获取到网络字节输入流InputStream对象
    4.判断d:\\upload文件夹是否存在，不存在则创建
    5.创建一个本地字节输出流FileOutputStream对象，构造方法中绑定要输出的目的地
    6.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read，读取客户端上传的文件
    7.使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write，把读取到的文件保存到服务器的硬盘上
    8.使用Socket对象中的方法getOutputStream，获取到网络字节输出流OutputStream对象
    9.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write，给客户端回写"上传成功"
    10.释放资源(FileOutputStream，Socket，ServerSocket)

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

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建一个服务器ServerSocket对象,和系统要指定的端口号
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
        //2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端Socket对象
        Socket socket = server.accept();
        //3.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4.判断d:\\upload文件夹是否存在,不存在则创建
        File file =  new File("d:\\upload");
        if(!file.exists()){
            file.mkdirs();
        }


        //5.创建一个本地字节输出流FileOutputStream对象,构造方法中绑定要输出的目的地
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file+"\\1.jpg");
        //6.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端上传的文件

        System.out.println("11111111111111111111");

        int len =0;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while((len = is.read(bytes))!=-1){
            //7.使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write,把读取到的文件保存到服务器的硬盘上
            fos.write(bytes,0,len);
        }

        System.out.println("22222222222222222222222  while死循环打印不到");

        //8.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取到网络字节输出流OutputStream对象
        //9.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写"上传成功"
        socket.getOutputStream().write("上传成功".getBytes());
        //10.释放资源(FileOutputStream,Socket,ServerSocket)
        fos.close();
        socket.close();
        server.close();
    }
}

12.综合案例——文件上传案例阻塞问题：

在这里插入图片描述

13.综合案例——文件上传案例优化：

????????优化体现在文件命名、循环接收、多线程提高效率。

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

/*
    文件上传案例的客户端:读取本地文件,上传到服务器,读取服务器回写的数据

    明确:
        数据源:c:\\1.jpg
        目的地:服务器

    实现步骤:
        1.创建一个本地字节输入流FileInputStream对象,构造方法中绑定要读取的数据源
        2.创建一个客户端Socket对象,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号
        3.使用Socket中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象
        4.使用本地字节输入流FileInputStream对象中的方法read,读取本地文件
        5.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,把读取到的文件上传到服务器
        6.使用Socket中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
        7.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取服务回写的数据
        8.释放资源(FileInputStream,Socket)
 */
public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建一个本地字节输入流FileInputStream对象,构造方法中绑定要读取的数据源
        FileInputStream fis = new FileInputStream("c:\\1.jpg");
        //2.创建一个客户端Socket对象,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
        //3.使用Socket中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //4.使用本地字节输入流FileInputStream对象中的方法read,读取本地文件
        int len = 0;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while((len = fis.read(bytes))!=-1){
            //5.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,把读取到的文件上传到服务器
            os.write(bytes,0,len);
        }

        /*
            解决:上传完文件,给服务器写一个结束标记
            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。
         */
        socket.shutdownOutput();

        //6.使用Socket中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();



        //7.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取服务回写的数据
        while((len = is.read(bytes))!=-1){
            System.out.println(new String(bytes,0,len));
        }


        //8.释放资源(FileInputStream,Socket)
        fis.close();
        socket.close();
    }
}

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Random;

/*
    文件上传案例服务器端:读取客户端上传的文件,保存到服务器的硬盘,给客户端回写"上传成功"

    明确:
        数据源:客户端上传的文件
        目的地:服务器的硬盘 d:\\upload\\1.jpg

    实现步骤:
        1.创建一个服务器ServerSocket对象,和系统要指定的端口号
        2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端Socket对象
        3.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象
        4.判断d:\\upload文件夹是否存在,不存在则创建
        5.创建一个本地字节输出流FileOutputStream对象,构造方法中绑定要输出的目的地
        6.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端上传的文件
        7.使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write,把读取到的文件保存到服务器的硬盘上
        8.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取到网络字节输出流OutputStream对象
        9.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写"上传成功"
        10.释放资源(FileOutputStream,Socket,ServerSocket)
 */
public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建一个服务器ServerSocket对象,和系统要指定的端口号
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
        //2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端Socket对象

        /*
            让服务器一直处于监听状态(死循环accept方法)
            有一个客户端上传文件,就保存一个文件
         */
        while(true){
            Socket socket = server.accept();

            /*
                使用多线程技术,提高程序的效率
                有一个客户端上传文件,就开启一个线程,完成文件的上传
             */
            new Thread(new Runnable() {
                //完成文件的上传
                @Override
                public void run() {
                   try {
                       //3.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象
                       InputStream is = socket.getInputStream();
                       //4.判断d:\\upload文件夹是否存在,不存在则创建
                       File file =  new File("d:\\upload");
                       if(!file.exists()){
                           file.mkdirs();
                       }

                    /*
                        自定义一个文件的命名规则:防止同名的文件被覆盖
                        规则:域名+毫秒值+随机数
                     */
                       String fileName = "itcast"+System.currentTimeMillis()+new Random().nextInt(999999)+".jpg";

                       //5.创建一个本地字节输出流FileOutputStream对象,构造方法中绑定要输出的目的地
                       //FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file+"\\1.jpg");
                       FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file+"\\"+fileName);
                       //6.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端上传的文件


                       int len =0;
                       byte[] bytes = new byte[1024];
                       while((len = is.read(bytes))!=-1){
                           //7.使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write,把读取到的文件保存到服务器的硬盘上
                           fos.write(bytes,0,len);
                       }


                       //8.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取到网络字节输出流OutputStream对象
                       //9.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写"上传成功"
                       socket.getOutputStream().write("上传成功".getBytes());
                       //10.释放资源(FileOutputStream,Socket,ServerSocket)
                       fos.close();
                       socket.close();
                   }catch (IOException e){
                       System.out.println(e);
                   }
                }
            }).start();


        }

        //服务器就不用关闭
        //server.close();
    }
}

14.模拟BS服务器：

在这里插入图片描述

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

/*
    创建BS版本TCP服务器
 */
public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建一个服务器ServerSocket,和系统要指定的端口号
        ServerSocket server = new ServerSocket(8080);
        //使用accept方法获取到请求的客户端对象(浏览器)
        Socket socket = server.accept();
        //使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取客户端的请求信息
        /*byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = 0;
        while((len = is.read(bytes))!=-1){
            System.out.println(new String(bytes,0,len));
        }*/

        //把is网络字节输入流对象,转换为字符缓冲输入流
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
        //把客户端请求信息的第一行读取出来 GET /11_Net/web/index.html HTTP/1.1
        String line = br.readLine();
        //把读取的信息进行切割,只要中间部分 /11_Net/web/index.html
        String[] arr = line.split(" ");
        //把路径前边的/去掉,进行截取 11_Net/web/index.html
        String htmlpath = arr[1].substring(1);

        //创建一个本地字节输入流,构造方法中绑定要读取的html路径
        FileInputStream fis = new FileInputStream(htmlpath);
        //使用Socket中的方法getOutputStream获取网络字节输出流OutputStream对象
        OutputStream os = socket.getOutputStream();

        // 写入HTTP协议响应头,固定写法
        os.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
        os.write("Content-Type:text/html\r\n".getBytes());
        // 必须要写入空行,否则浏览器不解析
        os.write("\r\n".getBytes());

        //一读一写复制文件,把服务读取的html文件回写到客户端
        int len = 0;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while((len = fis.read(bytes))!=-1){
            os.write(bytes,0,len);
        }

        //释放资源
        fis.close();
        socket.close();
        server.close();
    }
}

15.模拟BS服务器代码实现：

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

/*
    创建BS版本TCP服务器
 */
public class TCPServerThread {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建一个服务器ServerSocket,和系统要指定的端口号
        ServerSocket server = new ServerSocket(8080);

        /*
            浏览器解析服务器回写的html页面,页面中如果有图片,那么浏览器就会单独的开启一个线程,读取服务器的图片
            我们就的让服务器一直处于监听状态,客户端请求一次,服务器就回写一次
         */
        while(true){
            //使用accept方法获取到请求的客户端对象(浏览器)
            Socket socket = server.accept();

            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        //使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象
                        InputStream is = socket.getInputStream();
                        //使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取客户端的请求信息
                        /*byte[] bytes = new byte[1024];
                        int len = 0;
                        while((len = is.read(bytes))!=-1){
                            System.out.println(new String(bytes,0,len));
                        }*/

                        //把is网络字节输入流对象,转换为字符缓冲输入流
                        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
                        //把客户端请求信息的第一行读取出来 GET /11_Net/web/index.html HTTP/1.1
                        String line = br.readLine();
                        System.out.println(line);
                        //把读取的信息进行切割,只要中间部分 /11_Net/web/index.html
                        String[] arr = line.split(" ");
                        //把路径前边的/去掉,进行截取 11_Net/web/index.html
                        String htmlpath = arr[1].substring(1);

                        //创建一个本地字节输入流,构造方法中绑定要读取的html路径
                        FileInputStream fis = new FileInputStream(htmlpath);
                        //使用Socket中的方法getOutputStream获取网络字节输出流OutputStream对象
                        OutputStream os = socket.getOutputStream();

                        // 写入HTTP协议响应头,固定写法
                        os.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
                        os.write("Content-Type:text/html\r\n".getBytes());
                        // 必须要写入空行,否则浏览器不解析
                        os.write("\r\n".getBytes());

                        //一读一写复制文件,把服务读取的html文件回写到客户端
                        int len = 0;
                        byte[] bytes = new byte[1024];
                        while((len = fis.read(bytes))!=-1){
                            os.write(bytes,0,len);
                        }

                        //释放资源
                        fis.close();
                        socket.close();
                    }catch (IOException e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();


        }


        //server.close();
    }
}