Java核心类库之（网络编程：网络编程入门、UDP通信程序、TCP通信程序）
目录
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- 1 网络编程入门
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- 1.1 网络编程概述
- 1.2 网络编程三要素
- 1.3 IP地址
- 1.4 InetAddress的使用
- 1.5 端口
- 1.6 协议
- 2 UDP通信程序
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- 2.1 UDP通信原理
- 2.2 UDP发送数据
- 2.3 UDP接收数据
- 2.4 范例
- 3 TCP通信程序
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- 3.1 TCP通信原理
- 3.2 TCP发送数据
- 3.3 TCP接收数据
- 3.4 案例
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- 3.4.1 练习一：服务器给出反馈
- 3.4.2 练习二：客户端数据来源于键盘录入
- 3.4.3 练习三：服务器数据写入文本文件
- 3.4.4 练习四：客户端数据来源于文本文件
- 3.4.5 练习五：上传文件服务器给出反馈
- 3.4.6 练习六：多线程实现文件上传
1 网络编程入门
1.1 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
1.2 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地址可以唯一标识网络中的设备 ，那么端口号就可以唯一标识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守-定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车-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。常见的协议有UDP协议和TCP协议
1.3 IP地址
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IP地址：是网络中设备的唯一标识
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IP地址分为两大类
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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规定，IP地址用二进制来表示， 每个P地址长32bit,也就是4个字节。例如一个采用I进制形式的IP地址是11000000 101010000000001 01000010" ,这么长的地址，处理起来也太费劲了。为了方便使用，IP地址经常被写成+进制的形式，中间使用符号"分隔不同的字节。于是，. 上面的IP地址可以表示为"192168. 1.66" . IP地址的这种表示法叫做"盼+进制表示法”, 这显然比1和0容易记忆得多
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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，通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节-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
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常用命令：
- ipconfig: 查看本机P地址
- ping IP地址:检查网络是否连通
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特殊IP地址127.0.0.1：是回送地址,可以代表本机地址，一般用来测试使用
1.4 InetAddress的使用
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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
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InetAddress：此类表示Internet协议(IP) 地址
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导包：
import java.net.InetAddress
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| static InetAddress getByName(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 |
- 范例
package test;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
public class Demo {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
//1,static InetAddress getByName(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
// InetAddress address = InetAddress.getByName("YM");
InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.128.1"); //推荐使用
System.out.println(address); //YM/192.168.128.1
//2,String getHostName() 获取此IP地址的主机名
String hostName = address.getHostName();
System.out.println(hostName); //YM
//3,String getHostAddress() 返回文本显示中的IP地址字符串
String hostAddress = address.getHostAddress();
System.out.println(hostAddress); //192.168.128.1
}
}
1.5 端口
- 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
1.6 协议
- 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(User Datagram Protocol)
- 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连接。简单来说，当一台计算机向另外-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
- 例如视频会议通常采用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
TCP协议
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传输控制协议 (Transmission Control Protocol)
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TCP协议是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，每次连接的创建都需要经过“三次握手"
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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
- 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
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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。例如上传文件、下载文件、 浏览网页等
2 UDP通信程序
2.1 UDP通信原理
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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
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Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket
2.2 UDP发送数据
- 发送数据的步骤
- 1、创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)：
DatagramSocket() - 2、创建数据， 并把数据打包：
DatogramPacket (byte[] buf, int Length, InetAddress address, int port) - 3、调用DatagramSocket对象的方法发送数据：
void send(DatagramPacket p) - 4、关闭发送端：
void close()
- 1、创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)：
- 范例
package test;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
public class Demo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1、创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//2、创建数据， 并把数据打包
//DatogramPacket (byte[] buf, int Length, InetAddress address, int port)
// 构造一个数据包，发送长度为length的数据 包到指定主机上的指定端口号。
byte[] bys = "hello,java".getBytes();
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10086);
//3、调用DatagramSocket对象的方法发送数据
//void send(DatagramPacket p)
ds.send(dp);
//4、关闭发送端
ds.close();
}
}
2.3 UDP接收数据
- 接收数据的步骤
- 1、创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)：
DatagramSocket(int port) - 2、创建一个数据包， 用于接收数据：
DatagramPacket(byte[] buf, int length) - 3、调用DatagramSocket对象的方法接收数据：
void receive(DatagramPacketp) - 4、解析数据包， 并把数据在控制台显示：
byte[] getData()、int getLength() - 5、关闭接收端：
void close()
- 1、创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)：
package test;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class ReceiveDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1、创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)：DatagramSocket(int port)
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
//2、创建一个数据包， 用于接收数据
//DatagramPacket(byte[] buf, int length)：构造一个DatagramPacket用来接收长度为length的数据包
byte[] bys = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
//3、调用DatagramSocket对象的方法接收数据：void receive(DatagramPacketp)
ds.receive(dp);
//4、解析数据包， 并把数据在控制台显示：
// byte[] getData():返回数据缓冲区 int getLength()
byte[] datas = dp.getData();
//int getlength():返回要发送的数据长度或接收的数据长度
int len = dp.getlength();
String dataString = new String(datas,0,len);
System.out.println("数据是："+dataString);
//5、关闭接收端：void close()
ds.close();
}
}
2.4 范例
- 发送端
package test;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
public class SendDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1、创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)：DatagramSocket()
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//键盘录入数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
if ("886".equals(line)) {
break;
} else {
//创建数据并把数据打包
byte[] bys = line.getBytes();
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 1001);
//3、调用DatagramSocket对象的方法发送数据：void send(DatagramPacket p)
ds.send(dp);
}
}
ds.close();
}
}
- 接收端
package test;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class ReceiveDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)：DatagramSocket(int port)
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(1001);
while(true) {
//创建一个数据包接收数据
byte[] bys = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
//调用DatagramSocket对象的方法接收数据：void receive(DatagramPacketp)
ds.receive(dp);
//解析数据包， 并把数据在控制台显示：byte[] getData()、int getLength()
System.out.println("数据是：" + new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()));
}
//关闭
// ds.close();
}
}
3 TCP通信程序
3.1 TCP通信原理
- TCP通信协议是一种可靠的网络协议， 它在通信的两端名建立一个Socke对象， 从而在通信的两端形成网络虚拟链路
- 一旦建立了 虚拟的网络链路，两端的程序就可以通过虚拟链路进行通信
- Java对基于TCP协议的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l0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
3.2 TCP发送数据
- 发送数据的步骤
- 1、创建客户端的Socket对象(Socket)：
Socket(String host, int port) - 2、获取输出流，写数据：
OutputStream对象的getOutputStream()方法 - 3、释放资源：
void close()
- 1、创建客户端的Socket对象(Socket)：
- 范例：
package test;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1、创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);
//2、获取输出流，写数据：OutputStream对象的getOutputStream()方法
OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write("hello,java".getBytes());
//3、释放资源：void close()
s.close();
}
}
3.3 TCP接收数据
-
接收数据的步骤
- 1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：
ServerSocket(int port) - 2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:
Socket accept() - 3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:
InputStream对象的getInputStream()方法 - 4、释放资源：
void close()
- 1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：
-
范例
package test;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
//2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
Socket s = ss.accept();
//3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
InputStream is = s.getInputStream();
byte[] bys = new byte[1014];
int len = is.read(bys);
String data = new String(bys,0,len);
System.out.println(data);
//4、释放资源：void close()
s.close();
ss.close();
}
}
3.4 案例
3.4.1 练习一：服务器给出反馈
- 客户端
package test;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1、创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);
//2、获取输出流，写数据：OutputStream对象的getOutputStream()方法
OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write("hello,java".getBytes());
//接收服务器反馈
InputStream is = s.getInputStream();
byte[] bys = new byte[1024];
int len = is.read(bys);
String data = new String(bys,0,len);
System.out.println("客户端:"+data);
//3、释放资源：void close()
s.close();
//客户端:数据已经收到
}
}
- 服务器
package test;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
//2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
Socket s = ss.accept();
//3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
InputStream is = s.getInputStream();
byte[] bys = new byte[1014];
int len = is.read(bys);
String data = new String(bys,0,len);
System.out.println("服务器："+data);
//给出反馈
OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write("数据已经收到".getBytes());
//4、释放资源：void close()
s.close();
ss.close();
//服务器：hello,java
}
}
3.4.2 练习二：客户端数据来源于键盘录入
- 客户端
package test;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);
//数据来源于键盘录入，直到886停止
System.out.println("请输入数据");
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//封装输出流对象
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
String line;
while((line= br.readLine())!=null) {
if("886".equals(line)) {
break;
}
//获取输出流对象
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//释放资源
s.close();
// hello
// 886
}
}
- 服务器
package test;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
//2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
Socket s = ss.accept();
//3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
// InputStream is = s.getInputStream();
// InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
// BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String line;
while((line=br.readLine())!=null) {
System.out.println(line);
}
//4、释放资源：void close()
s.close();
//hello
}
}
3.4.3 练习三：服务器数据写入文本文件
- 服务器
package test;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
//2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
Socket s = ss.accept();
//3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
//把数据写入文本文件
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test\\java.txt"));
String line;
while((line=br.readLine())!=null) {
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//4、释放资源：void close()
bw.close();
ss.close();
//文件中数据：hello
}
}
3.4.4 练习四：客户端数据来源于文本文件
- 客户端
package test;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);
//封装文本文件数据
BufferedReader br =new BufferedReader(new FileReader("E:\\test\\fos.txt"));
//封装输出流对象
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
String line;
while((line= br.readLine())!=null) {
//获取输出流对象
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//释放资源
br.close();
s.close();
}
}
3.4.5 练习五：上传文件服务器给出反馈
- 客户端
package test;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端的Socket对象(Socket)：Socket(String host, int port)
Socket s = new Socket("127.0.0.1",1000);
//封装文本文件数据
BufferedReader br =new BufferedReader(new FileReader("E:\\test\\fos.txt"));
//封装输出流对象
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
String line;
while((line= br.readLine())!=null) {
//获取输出流对象
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
// //自定义结束标记
// bw.write("886");
// bw.newLine();
// bw.flush();
s.shutdownOutput();//Socket类中方法：表示输出结束
//接收反馈
BufferedReader brClient = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String data = brClient.readLine(); //等待读取数据
System.out.println("服务器的反馈:"+data); //服务器的反馈:文件上传成功
//释放资源
br.close();
s.close();
}
}
- 服务端
package test;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1、创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
//2、监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
Socket s = ss.accept();
//3、获取输入流, 读数据，并把数据显示在控制台:InputStream对象的getInputStream()方法
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
//把数据写入文本文件
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test\\java.txt"));
String line;
while((line=br.readLine())!=null) { //等待读取数据
// if("886".equals(line)) {
// break;
// }
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//给出反馈
BufferedWriter bwServer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
bwServer.write("文件上传成功");
bwServer.newLine();
bwServer.flush();
//4、释放资源：void close()
bw.close();
ss.close();
}
}
3.4.6 练习六：多线程实现文件上传
- 服务端
package test;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建服务 器端的Socket对象(ServerSocket)：ServerSocket(int port)
ServerSocket ss = new ServerSocket(1000);
while(true) {
//监听客户端连接, 返回个Socket对象:Socket accept()
Socket s = ss.accept();
//为每一个客户端开启一个线程
new Thread(new ServerThread(s)).start();
}
}
}
- 服务端多线程
package test;
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 {
//接收数据写入文本文件
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
// BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("E:\\test\\java.txt"));
//解决名称冲突问题，上传到不同文件中
int count = 0;
File file = new File("E:\\test\\["+count+"]java.txt");
while(file.exists()) {
count++;
file = new File("E:\\test\\["+count+"]java.txt");
}
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file));
String line;
while ((line=br.readLine()) != null) {
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
//给出反馈
BufferedWriter bwSever =new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
bwSever.write("文件上传成功");
bwSever.newLine();
bwSever.flush();
//释放资源
s.close();
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}