1.网络编程基础知识 - 基础概念、TCP网络通信、UDP网络通信

网络编程

一、概念

1.1 网络

• 网络

  两台或多台设备通过一定物理设备连接起来构成了网络

  根据网络的覆盖范围不同，对网络进行了如下分类：

  • 局域网

    覆盖范围最小，仅仅覆盖一个教室或机房或者一个公司

  • 城域网

    覆盖范围较大，可以覆盖一个城市

  • 广域网

    覆盖范围最大，可以覆盖全国甚至全球，万维网是广域网的代表

• 网络通信

  将数据通过网络从一台设备传输到另一台设备

  两台设备之间通过网络实现数据传输

  java.net包下提供了一系列的类或接口，供程序员使用，完成网络通信

主机H1和H2之间通信需要中间很多其他的设备来完成，并且需要通过许多的网络才能到达H2所在的局域网

1.2 IP地址

用于唯一标识网络中的每台计算机/主机

主机A向主机B发送信息的时候，我们首先应该确认的就是主机B在哪里

• IP地址的表示形式

点分十进制 xxx.xxx.xxx.xxx

每一个十进制数的范围：0~255

对于IPV4来说，需要四个字节，一个字节有8位，所以四个字节有32位，每个字节表示的范围是0~255

• IP地址的组成=网络地址+主机地址

  比如：192.168.16.69，其中192.168.16代表网络地址，69表示主机地址，相当于先标识是哪一个网，再标识是哪一个主机

  简单理解就是网络地址类似山东省济南市…小区2号楼2单元，主机地址表示1101房间

1.2.1 IPv4 介绍

根据IP地址的组成=网络地址+主机地址，对IPv4进行分类

• IP地址分类

  ABC类比较常见，DE类比较特殊

  A类表示的主机要多一点，因为有24位主机号，可以表示主机 0~(2^24)-1个主机

  B类用16位也就是2个字节来表示网络号，并且前面两位固定10；也用2个字节来表示主机号

  C类用24位也就是3个字节表示网络号，并且前面三位固定号码110；主机号用8位也就是1个字节来表示，可以表示0~255个主机

  D类多播组号类似广播组号

  E类保留起来后面使用

  

根据上面划分的规则，可以计算出IPv4各个类型的表示范围

特殊：127.0.0.1表示本机地址

1.2.2 IPv6 介绍

• IPv6

  IPv6使用128位标识一个地址，一共有16个字节（128/8=16，一个字节有8位），相当于是Ipv4的4倍（IPv4有4个字节）

  IPv4不够用了，出来了IPv6，现在IPv6还没有完全替代IPv4，需要一个过度的过程

  IPv6是互联网工程任务组设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址

  由于IPv4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址数量的问题，而且也能解决多种接入设备连入互联网的障碍

  当时IPv4的设计者考虑的是将来我们连接到网络的设备都是主机/电脑，而且设计者还认为主机/电脑不会有太多，所以4个字节就够用了

  

  但是随着物联网的发展，不仅主机可以连接网络，一个基本的网络设备（比如手机/相机等）都可以连接到网络上，那此时我们就需要更多的能够唯一标识设备的IP地址，于是乎提出了IPv6的概念

  

• IPv6的表示方法

  IPv6的地址长度为128位，是IPv4地址长度的4倍。

  于是IPv4点分十进制格式不再适用，采用十六进制表示。

  IPv6使用128位标识一个地址，一共有16个字节

  128/8=16，一个字节有8位

  因为是十六进制表示，X:X:X:X:X:X:X:X中一个X代表两个字节

  IPv6有3种表示方法

  • 冒分十六进制表示法

    格式为X:X:X:X:X:X:X:X，其中每个X表示地址中的16b，以十六进制表示，例如：

    ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789

    这种表示法中，每个X的前导0是可以省略的，例如：

    2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A → 2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A

  • 0位压缩表示法

    在某些情况下，一个IPv6地址中间可能包含很长的一段0，可以把连续的一段0压缩为“::”。但为保证地址解析的唯一性，地址中”::”只能出现一次，例如：

    FF01:0:0:0:0:0:0:1101 → FF01::1101

    0:0:0:0:0:0:0:1 → ::1

    0:0:0:0:0:0:0:0 → ::

  • 内嵌IPv4地址表示法

    为了实现IPv4-IPv6互通，IPv4地址会嵌入IPv6地址中，此时地址常表示为：X:X:X:X:X:X:d.d.d.d，前96b采用冒分十六进制表示，而最后32b地址则使用IPv4的点分十进制表示

    例如::192.168.0.1与::FFFF:192.168.0.1就是两个典型的例子，注意在前96b中，压缩0位的方法依旧适用

1.2.3 查看IP地址

• 命令行方式查看ip地址

ipconfig

我使用的WIFI，所以查看一下“无线局域网适配器 WLAN”

• 适配器选项查看IP地址

1. 找到“适配器选项”

2. 可以选择“WLAN”，右键点击并选择“属性”

3. 选择“Internet 协议版本4（TCP/IPv4）”，双击

4. 查看Internet 协议版本4（TCP/IPv4）属性，并且我们发现IP地址是自动获得的

   这说明我们每次连接这个网络的话，都会自动给我们分配一个IP地址，并且每一次分配的IP是不一样的，由我们底层的一个协议分配的IP地址

   什么时候我们的IP是固定的？

   我们买的服务器，他的IP就是固定的

1.3 域名和端口

• 域名

  概念：将ip地址映射成域名

  为了方便记忆，解决记ip的困难，比如www.baidu.com

  域名通过底层的一套机制可以将域名映射到IP地址

  

• 端口号

  概念：用于标识计算机上某个特定的网络程序

  表示形式：以整数形式，范围0~65535

  为什么是0~65535？

  端口占用两个字节，也就是16位，所以最大是【0~（2^16）-1】

  0~1024已经被占用，比如ssh 22，ftp 21，smtp 25，http 80

  并且在以后的开发中也不要使用0~1024中的端口号，因为大概率被一些系统服务或者一些知名的服务占用

  我们浏览器或某个程序要去找网站服务，其实是ip加一个端口，他就能定位到这个网站服务

两个不同的服务监听同一个端口会出问题。比如说网站服务和邮件服务都监听80端口，那我们访问ip+80端口具体访问的是网站服务还是邮件服务呢？

如果一个端口被监听/占用，其他服务是不能再去监听这个端口的，会报错“端口被占用”

• 常见的网络程序端口号

  Tomcat：8080

  Mysql：3306

  Oracle：1521

  SQLserver：1433

1.4 网络协议

在网络编程中数据的组成形式就是协议

• 对网络协议的理解

在网络编程中，数据的组织形式就是协议

并且双方互发数据时要按照规定好的协议方式来进行

• 协议(TCP/IP)

  在网络里面有一个特别重要的协议就是TCP/IP协议

  TCP/IP(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol)

  中文名传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础

  简单地说，就是由传输层的TCP协议和网络层的IP协议组成的

  • 发送数据过程

  1. “用户数据"经过"应用程序"加了一个"Appl头”,代表是哪个程序发出来的；

  2. 经过"TCP"传输层又加了"TCP首部",保证这一层的数据能够发送到对方去

  3. 经过"IP"层加了一个"IP首部"（相当于把IP地址加进去了），表示将这条信息发送到哪条电脑上去

  4. 经过"以太网驱动程序"加了一个"以太网首部"和"以太网尾部"，到了此时就变成一个以太网帧数据了（二进制的数据），就可以通过物理网络发送到对方去

  • 接收数据过程

    此时对方（叫张三吧）拿到的数据就是“发送数据过程”中最后形成的数据，也就是以太网帧

  1. 对方机器拿到后开始解包。先去掉"以太网首部"和"以太网尾部"（去帧），就是下图中自下而上的过程，首先得到的数据是"IP、TCP、 应用数据"
  2. 再经过张三电脑的"IP"层，将“IP首部去除掉”，进一步拿到了“TCP、应用数据”
  3. 再经过“TCP”层，我们可以获取到"App头和用户数据"
  4. 那电脑怎么知道把数据给哪个程序呢？电脑知道App头之后就可以知道将用户数据送到哪个应用程序里面

  类似一个打包和拆包的过程

• 网络通信协议

  TCP/IP协议有两个模型

  一种是OSI模型，这种模型是一种理论性的东西，理论模型，现实的计算机里面并没有这个模型。因为在实际应用中这几层的意义分的太细

  对OSI模型做了一个简化，就有了TCP/IP模型

  将“应用层、表示层、会话层”统称为“应用层”，

  “传输层”与“网络层”依然对照“传输层”与“网络层”，

  传输层就是刚刚分析的TCP的那一层，数据经过TCP会打一个TCP的那一个包

  网络层就是刚刚分析的IP层

  传输层和网络层是最重要的

  “数据链路层和物理层”称为“物理+数据链路层”

  这一层主要是加帧头和帧尾的

1.5 TCP与UDP

TCP与UDP是网络协议中TCP/IP模型的传输层中的重要协议

• TCP协议

1. 使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道
2. 传输前，采用“三次握手”方式，是可靠的

第一次：客户端client给服务端server发一个包

第二次：服务端server给客户端client回了一个包

第三次：客户端client给服务端server回一个包

三次握手之后，客户端client就会给服务端server发送大量的数据，因为客户端client认为三次握手结束以后就可以确认服务端server一定可以接收到我们后面发送的数据

上面的模式类似下面的流程

3. TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端

4. 在连接中可进行大数据量的传输

5. 传输完毕，须释放已经建立的连接，效率低

   不释放连接有什么后果？

   此时又来了一个韩老师，韩老师也想给kim打电话，是打不进去的，所以此时tom和kim之间的连接要断掉，这才能释放连接

   

• UDP协议

1. 将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接

2. 每个数据报的大小限制在64K内，不适合传输大量数据

3. 因无需连接，故是不可靠的

   为什么是不可靠的呢？

   因为根本不确定kim能否收到tom的消息

4. 发送数据结束时无需释放资源(因为不是面向连接的)，速度快

5. 举例: 厕所通知、发短信

   

1.6 InetAddress类

重要方法

• 获取本机InetAddress对象 getLocalHost

  //TODO 1.获取本机的InetAddress对象
  InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
  
  //会输出本机的主机名 、IP地址 zhangjingqi-PC/192.168.101.1
  System.out.println(localHost);
  

• 根据指定主机名/域名获取ip地址对象 getByName

  //TODO 2.根据指定主机名获取InetAddress
  InetAddress byName = InetAddress.getByName("zhangjingqi-PC");
  
  System.out.println(byName);//zhangjingqi-PC/192.168.101.1
  

//      TODO 3.根据指定域名获取ip地址对象
        InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("www.baidu.com");

//      www.baidu.com/110.242.68.4
        System.out.println(inetAddress);

• 获取InetAddress对象的主机名 getHostName

  //TODO 4.通过InetAddress对象，获取对应的主机名
  String hostName = inetAddress.getHostName();
  
  //www.baidu.com
  System.out.println(hostName);
  

• 获取InetAddress对象的地址 getHostAddress

  //TODO 5.通过InetAddress对象，获取对应的主机地址
  String hostAddress = inetAddress.getHostAddress();
  
  //110.242.68.3
  System.out.println(hostAddress);
  

1.7 Socket

Socket有两种编程方式，TCP网络通信编程和UDP网络通信编程

TCP编程可靠，UDP编程不可靠

• 套接字(Socket)开发网络应用程序被广泛采用，以至于成为事实上的标准

• 通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点

  可以理解为主机两端的插头

  

• 网络通信其实就是Socket间通信

Socket编程其实就是通过Socket拿到管道的输入流和输出流，然后就可以进行数据的读写操作了

• Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输

客户端主机和服务器主机之前通信需要建立一个连接（数据通道）

当我们需要通讯（读写数据）时，可以使用socket.getOutputStream()获得输出流，可以使用socket.getInputStream()获得输入流

客户端主机的socket可以使用输出流向数据通道中写入数据

服务器端主机的socket可以使用输入流从数据通道中读取数据

• 一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端

二、TCP网络通信编程

2.1 介绍

• 基于客户端-服务端的网络通信

• 底层使用TCP/IP协议

• 应用场景举例：客户端发送数据，服务端接收并显示

• 基于Socket的TCP编程

服务器会先进行监听，等待别人的连接

连接之后，客户端Client就可以得到一个输出流，就会把数据发送给服务端Server

服务端Server要想知道客户端Client发送的什么内容，需要先获取输入流，利用输入流从数据通道中读取数据

最后执行完成后一定要关闭Socket，因为太多Client连接Server不关闭之后，后续的客户端Client就会连接不上服务端Server。简单说就是Socket的连接数是有限的

2.2 案例

2.2.1 字节流编程案例1

IO + File 详细基础知识_我爱布朗熊的博客-CSDN博客

应用案例

• 编写一个服务端和一个客户端

• 服务器端在9999端口监听

• 客户端连接到服务器端，发送“hello，server”，然后退出

• 服务器端接收到客户端发送的信息，输出，并退出

ServerSocket和Socket有什么区别？

ServerSocket可以对应创建很多Socket，只要有一个accept就会返回一个socket，可以处理多个客户端连接服务器时的并发问题

服务端代码

/**
 * 服务端
 */
public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TODO 1.在本机的9999端口监听，等待连接
        //一定要确认9999端口没有被其他服务在监听或占用
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接....");

        //TODO 2.当没有客户端连接9999端口时，程序会堵塞，等待连接
        //如果有客户端连接，则会返回一个socket对象，程序继续
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器端 socket=" + socket.getClass());

        //TODO 3.通过socket.getInputStream()读取客户端写入到数据端通道的数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        //缓冲
        byte[] bytes = new byte[512 * 2];
        int readCount = 0;
        while ((readCount = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            System.out.println(new String(bytes, 0, readCount));
        }

        //TODO 4.关闭流和socket
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();//多了一个这个
    }
}

客户端代码

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TODO 1.连接服务端(ip,端口)
        //TODO 2.连接上后，生成Socket
        //连接本机9999端口，如果连接成功的话会返回一个socket
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(),9999);
        //Socket socket = new Socket("127.0.0.1",9999);
        System.out.println("客户端 socket返回="+socket.getClass());

        //TODO 3.得到和socket关联的socket.getOutputStream输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        //TODO 4.通过输出流，写入数据到数据通道
        outputStream.write("hello,server".getBytes());
        outputStream.fulsh;
        //TODO 关闭流对象和socket对象，避免资源浪费
        outputStream.close();
        socket.close();

        System.out.println("客户端退出了");
    }
}

2.2.2 字节流编程案例2

案例说明

• 编写一个服务器端,和一个客户端

• 服务器端在 9999端口监听

• 客户端连接到服务器端，发送“hello,server”,并接收服务器端回发的"hello,client”再退出

• 服务器端接收到 客户端发送的 信息，输出，并发送“hello,client”,再退出

在下面编程的时候可能遇到这么一种情况

服务端一直卡在这里，不会向客户端响应信息

客户端没有接收到服务端发送过来的消息

原因

我们客户端"hello,server"消息发送，服务端接收到信息之后，服务端并不知道什么时候代表结束

同样的道理，我们服务端给客户端回传"hello,client"，客户端读取之后，也并不知道什么时候代表结束，也就是客户端并不知道服务端有没有说完，服务端发送消息的时候没有一个结束标记

所以我们应该在客户端发送完消息后写一个结束标记，表示客户端已经说完了，服务端就不用再等着读取了

同理服务端也要设置一下结束标记

怎么设置写入结束标记?

socket.shutdownOutput();

服务端代码

public class SocketTCP02Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TODO 1.在本机的9999端口监听，等待连接
        //一定要确认9999端口没有被其他服务在监听或占用
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接....");

        //TODO 2.当没有客户端连接9999端口时，程序会堵塞，等待连接
        //如果有客户端连接，则会返回一个socket对象，程序继续
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器端 socket=" + socket.getClass());

        //TODO 3.通过socket.getInputStream()读取客户端写入到数据端通道的数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        //缓冲
        byte[] bytes = new byte[512 * 2];
        int readCount = 0;
        while ((readCount = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            System.out.println(new String(bytes, 0, readCount));
        }

        //TODO 4.获取socket相关联输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("hello,client".getBytes());
        outputStream.flush();
        //设置结束标记
        socket.shutdownOutput();

        //TODO 5.关闭流和socket
        inputStream.close();//先打开的流后关闭
        outputStream.close();
        
        socket.close();
        serverSocket.close();//多了一个这个
    }
}

客户端代码

public class SocketTCP02Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TODO 1.连接服务端(ip,端口)
        //TODO 2.连接上后，生成Socket
        //连接本机9999端口，如果连接成功的话会返回一个socket
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        //Socket socket = new Socket("127.0.0.1",9999);
        System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());

        //TODO 3.得到和socket关联的socket.getOutputStream输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        //TODO 4.通过输出流，写入数据到数据通道
        outputStream.write("hello,server".getBytes());
        outputStream.flush();
        
        //设置结束标记
        socket.shutdownOutput();

        //TODO 5.获取输入流，读取数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        //缓冲
        byte[] bytes = new byte[512 * 2];
        int readCount = 0;
        while ((readCount = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            System.out.println(new String(bytes, 0, readCount));
        }

        //TODO 6.关闭流对象和socket对象，避免资源浪费
        outputStream.close();//先打开的流后关闭
        inputStream.close();
        socket.close();

        System.out.println("客户端退出了");
    }
}

2.2.3 字符流编程案例1

IO + File 详细基础知识_我爱布朗熊的博客-CSDN博客

在网络通信时使用文本的形式更方便一点

• 编写一个服务端和一个客户端
• 服务端在9999端口监听
• 客户端连接到服务端，发送“hello,server”,并接收服务端返回的“hello,client”，再退出
• 服务端接收到客户端发送的信息，输出，并发送“hello,client”

设置结束标记

• 方式1

socket.shutdownOutput();

• 方式2

  这个地方很特殊，一行要使用readLine的方式来读取，另一方使用writer.newLine方法作为结束标记才有效

writer.newLine();//一个换行符

server服务端

public class SocketTCP03Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TODO 1.在本机的9999端口监听，等待连接
        //一定要确认9999端口没有被其他服务在监听或占用
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接....");

        //TODO 2.当没有客户端连接9999端口时，程序会堵塞，等待连接
        //如果有客户端连接，则会返回一个socket对象，程序继续
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器端 socket=" + socket.getClass());

        //TODO 3.获取socket.getInputStream()字节流，并利用转换流将其转换成字符流
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);

        //TODO 4.读取客户端发送过来的数据
        //一次性最多读取1K的内容，因为char类型占用2个字节，一共有512*2=1024个byte，也就是1k
        char[] chars = new char[512];
        int readCount = 0;
        while ((readCount = bufferedReader.read(chars)) != -1) {
            System.out.println(new String(chars, 0, readCount));
        }

        //TODO 5.获取socket相关联输出流，并利用转换流将其转换成字符流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(outputStream);
        //BufferedWriter是字符缓冲流
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(outputStreamWriter);
        //TODO 6.通过输出流，写入数据到数据通道
        bufferedWriter.write("hello,client，字符流");
        bufferedWriter.flush();
        //设置结束标记
        socket.shutdownOutput();



        //TODO 7.关闭流和socket
        bufferedReader.close();//关闭外层流即可，先打开的流后关闭
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();//多了一个这个
    }
}

client客户端

public class SocketTCP03Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TODO 1.连接服务端(ip,端口)
        //TODO 2.连接上后，生成Socket
        //连接本机9999端口，如果连接成功的话会返回一个socket
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        //Socket socket = new Socket("127.0.0.1",9999);
        System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());

        //TODO 3.得到和socket关联的socket.getOutputStream输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //TODO 4.利用转换流将字节流转换成字符流
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(outputStream);
        //BufferedWriter是字符缓冲流
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(outputStreamWriter);
        //TODO 5.通过输出流，写入数据到数据通道
        bufferedWriter.write("hello,server，字符流");
        bufferedWriter.flush();//如果使用的字符流，需要手动刷新一下，否则数据不会写入通道中
        //设置结束标记
        socket.shutdownOutput();


        //TODO 5.获取输入流，并将字节输入流转换成字符输入流
        //InputStream是字节流，InputStreamReader是字符流，BufferedReader是字符缓冲流
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);

        //TODO 6.读取客户端发送过来的数据
        //一次性最多读取1K的内容，因为char类型占用2个字节，一共有512*2=1024个byte，也就是1k
        char[] chars = new char[512];         int readCount = 0;
        while ((readCount = bufferedReader.read(chars)) != -1) {
            System.out.println(new String(chars, 0, readCount));
        }


        //TODO 7.关闭流对象和socket对象，避免资源浪费
        bufferedWriter.close(); //关闭外层流即可，先打开的流后关闭
        bufferedReader.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();//多了一个这个

        System.out.println("客户端退出了");
    }
}

2.3 网络文件上传

2.3.1 网络文件上传案例

案例需求

• 编写一个服务端，一个客户端
• 服务端在9999端口监听
• 客户端连接到服务端，发送一张图片
• 服务器端接收到客户端发送的图片保存到src下，发送“收到图片”再退出
• 客户端接收到服务端发送的“收到图片”，再退出

简单来说是将客户端的图片，通过网络拷贝到服务器，并且服务器要给客户端回复一条消息

说明：使用BufferedInputStream和BufferedOutputStream字节流

示意图

服务端

/**
 * 文件上传的服务端
 */
public class TCPFileUploadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //TODO 1.服务端在本机监听8888端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端在8888端口监听....");

        //TODO 2.等待连接
        Socket socket = serverSocket.accept();

        //TODO 3.读取客户端发送的数据
        //通过socket得到输入流
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        //读取客户端传输过来的二进制数据数组
        byte[] fileBytesArray = StreamUtils.streamToByteArray(bis);

        //TODO 4.将得到的bytes数组写入到指定的路径，就会得到一个文件
        String filePath = "src/qie2.jpg";
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(filePath));
        bos.write(fileBytesArray);
        bos.flush();


        //TODO 5.服务端向客户端发送“收到图片”再退出
        //使用字符缓冲流BufferedWriter,OutputStreamWriter是转换流，将字节流转换成字符流
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
        bw.write("收到图片");

        bw.flush();
        //写出结束标记
        socket.shutdownOutput();

        //TODO 6.关闭流
        bw.close();
        bos.close();
        bis.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客户端

/**
 * 文件上传的客户端
 */
public class TCPFileUploadClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //TODO 1.客户端连接服务端8888，得到Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);

        //TODO 2.把磁盘上的图片读取到文件字节数组中
        //2.1 创建读取磁盘文件的输入流(字节流)
        String filePath = "C:\\Users\\jd\\Desktop\\jpg1.jpg";
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filePath));

        //fileBytesArray数组就是filePath所对应的字节数组
        byte[] fileBytesArray = StreamUtils.streamToByteArray(bis);


        //TODO 3.利用IO流将字节数组放入Socket通道中，使服务端可以读取到（将二进制数组数据发送给客户端）
        //借助socket获取字节流
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        // byte[] byteArray = new byte[1024];//一次性读取1024个byte，也就是1k,但是这里并不需要，直接写字节数组fileBytesArray即可
        bos.write(fileBytesArray);
        bos.flush();
        //设置写入数据的结束标记
        socket.shutdownOutput();

        //TODO 4.读取客户端返回过来的数据
        BufferedReader bw = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        char[] charArray = new char[512];  //一次性读取512个字符，一个字符是两个字节，也就是512*2=1024字节，1k
        int len = 0;
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        while ( (len = bw.read(charArray))!=-1){
            stringBuilder.append(new String(charArray, 0, len));
        }
        System.out.println(stringBuilder);

        //或者使用工具类中的方法,都是可以的
//        String resultFromServer = StreamUtils.streamToString(socket.getInputStream());
//        System.out.println(resultFromServer);

        //TODO 关闭流
        bw.close();
        bis.close();
        bos.close();
        socket.close();

    }
}

工具类

/**
 * IO流工具类
 */
public class StreamUtils {

    /**
     * 将输入流转换成byte[]
     */
    public static byte[] streamToByteArray(InputStream is) throws IOException {
        //1.创建输出流对象
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();

        //2.创建字节数组,一次可以读取1024个字节，也就是1k
        byte[] b = new byte[1024];
        int len;
        //每次最多读取b单位长度的数据
        while ((len = is.read(b)) != -1) {
            //把读取到的数据写入bos流
            bos.write(b, 0, len);
        }
        bos.flush();
        //3.循环读取，此时array就是我们读取的文件的所有二进制的内容（将文件一次性转成二进制）
        byte[] array = bos.toByteArray();
        bos.close();

        //4.返回文件的二进制形式
        return array;
    }

    /**
     * 将输入流的数据直接转换成一个字符串
     * InputStream字节流
     */
    public static String streamToString(InputStream is) throws IOException {
        //BufferedReader字符缓冲流
        //InputStreamReader 转换流，可以将字节流转换成字符流
        //InputStream字节流
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        String line;
        //一次性读一行
        while ( (line=reader.readLine())!=null){
            builder.append(line+"\r\n");
        }
        reader.close();
        return builder.toString();
    }

}

2.4 netstat 指令

可以查看协议、本地地址、外部地址（有没有外部的连接连到本地）、状态（LISTENING正在监听、ESTABLISHED连接上了）

• netstat -an 可以查看当前主机网络情况，包括端口监听情况和网络连接情况

使用netstat也可以查看当前主机网络情况，只不过查询到的信息不够全

netstat

netstat -an

• netstat -an | more 可以分页显示

  并且左下角会有一个光标在不停的闪烁，如果想看下一页的内容，在此光标处点击空格键即可

• 要求在dos控制台下执行

• 说明

  • Listening：表示某个端口在监听
  • 如果有一个外部程序（客户端）连接到该端口，就会显示一条连接信息

举例说明

客户端

Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);

服务端

服务端监听本机8888端口

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);

目前有一个TCP协议的方式，有一个程序在本机的8888端口处于监听的状态（此时还没有连接来连到客户端）

假如客户端和服务端连接成功后，状态会变为“ESTABLISHED”

2.5 TCP网络通信编程说明

• 当客户端连接到服务端后，实际上客户端也是通过一个端口和服务端进行通讯的，这个端口是随机的，由TCP/IP来分配的

当我们的客户端和服务端连接成功之后，客户端的socket数据通道也会有一个端口，并且端口号是由TCP/IP协议随机分配的

也就是说客户端会有一个端口对应服务端进行通信

验证

借助netstat命令

使用网络文件上传案例中的代码，将上传的文件由图片改成大一点的视频

服务端会监听8888端口

首先启动服务端，如下所示，并且没有外部地址对应本地8888端口

也就是说8888端口已经在监听，但是没有客户端连接过来

下面启动客户端开始向服务端发送视频

也就是说我们服务端的端口是60285，然后客户端的192.168.12.1:60285与服务端192.168.12.1:8888建立了一个数据通道（或者说是一个网络连接）

当在服务端输入netstat时才会出现下面标红的数据

当在客户端输入netstat命令时会出现上图表中数据的下一条数据

上面标红的数据紧挨这一条数据的原因：

因为客户端和服务端都是在本地启动的原因，所以也会显示本地的60285端口与外部地址的8888建立了连接

当我们客户端与服务端的传输结束之后，客户端的60285端口就会被释放

总结：客户端也是通过一个端口来通讯的，但是客户端端口是不确定的，而服务端的端口是固定的

三、UDP网络通信编程(了解)

在实际开发中使用量比较少，大体知道怎么开发即可

• DatagramSocket（叫数据报套接字）类和DatagramPacket（叫数据报/数据包）类实现了基于UDP协议网络程序

  两个核心对象类

• UDP数据报通过数据报套接字DatagramSocket发送和接受，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达

• DatagramPacket对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接口端的IP地址和端口号

• UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无需建立发送方和接收方的连接

3.1 基本流程

1. 核心对象DatagramSocket与DatagramPacket

2. 建立发送端、接收端（现在没有服务端和客户端这个概念）

3. 发送数据前，建立数据包/报 DatagramPacket

   其实从下面DatagramPacket的构造方法中就可以看出来哪些是接收端，哪些是服务端，在案例中会进行说明

   

4. 调用DatagramSocket的发送、接收方法

5. 关闭DatagramSocket

3.2 案例

3.2.1 应用案例 1

需求说明

• 编写一个接收端A和一个发送端B
• 接收端A在9999端口等待接收数据receive
• 发送端B向接收端A发送数据“hello，明天吃火锅~”
• 接收端A接收到发送端B发送的数据，回复”好的，明天见“，再退出
• 发送端接收到回复的数据再退出

发送端

/**
 * UDP发送端
 */
public class UDPSenderB {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
       //TODO 1.创建DatagramSocket对象，准备发送和接受数据
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);

        //TODO 2.将需要发送的数据封装到DatagramPacket对象中
        byte[] bytes = "hello 明天吃火锅~".getBytes();
        //参数1：要发送的数据
        //参数2、3：发送哪一段的数据，0-bytes.length就是发送数组的全部数据
        //参数4：主机,客户端和接收端不在一台电脑，InetAddress.getByName(IP)即可
        //参数5：端口
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,0,bytes.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9999);

        //TODO 3.发送数据
        socket.send(packet);

        //TODO 4.接收 接收端 回复的消息
        byte[] buf = new byte[1024*64];
        DatagramPacket packetReturn = new DatagramPacket(buf,buf.length);
        System.out.println("发送端B 等待接收数据....");
        socket.receive(packetReturn);
        int length = packetReturn.getLength();
        //实际接收到的数据
        byte[] data = packetReturn.getData();
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

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

接收端

/**
 * UDP接收端
 */
public class UDPReceiverA {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TODO 1.创建一个DatagramSocket对象，准备在9999接收数据和发送数据
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        //TODO 2.构建DatagramPacket对象，准备接收数据
        //UDP协议最大的包64k,不适合传输大量的数据
        byte[] buf = new byte[1024*64];
        //参数1：存储将要发送或接收的数据
        //参数2：指定要发送或接收的数据的长度
        //此时packet对象是空的，是什么也没有的
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf,buf.length);

        //TODO 3.调用接收方法接收数据,将通过网络传输的DatagramPacket对象填充到packet对象里，此时packet对象便不是空对象了，是有数据的
        //此方法表示会在9999端口等待，如果有一个数据报发送到了9999端口就会接收，没有发送到9999端口就会在此地方堵塞
        System.out.println("接收端A 等待接收数据....");
        socket.receive(packet);

        //TODO 4.对packet拆包，取出数据并显示
        //实际接收到的数据的长度，我们的byte数组大小是1024*64，但是不一定会有这么多的数据传输过来
        int length = packet.getLength();
        //实际接收到的数据
        byte[] data = packet.getData();
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);


        //TODO 5.给发送端回复消息
        byte[] bytes = "好的，明天见".getBytes();
        DatagramPacket packetReturn = new DatagramPacket(bytes,0,bytes.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9998);
        socket.send(packetReturn);

        //TODO 6.关闭资源
        socket.close();


    }
}