day40-网络编程02

Java网络编程02

4.TCP网络通信编程

  • 基本介绍
    1. 基于客户端--服务端的网络通信
    2. 底层使用的是TCP/IP协议
    3. 应用场景举例：客户端发送数据，服务端接收并显示控制台
    4. 基于Scoket的TCP编程

4.1应用案例

4.1.1应用案例1:(使用字节流)

  1. 编写一个服务器端，和一个客户端
  2. 服务器端在9999端口监听
  3. 客户端连接到服务器端，发送“hello，server”，然后退出
  4. 服务器端接收到客户端发送的信息，输出，并结束

image-20220918165642571

客户端思路：

1.连接服务端（ip，端口）

2.连接上后，生成socket，通过socket.getOutputStream()

3.通过输出流，写入数据到数据通道

package li.network.socket;
 
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
 
//发送"hello,server"给服务端
public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.连接服务端（ip，端口）
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);//连接服务端的主机的端口，在这里是本机
        System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());
 
        //2.连接上后，生成socket，通过socket.getOutputStream()
        //  得到和 socket 对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
 
        //3.通过输出流，写入数据到数据通道
        outputStream.write("hello,server".getBytes());
 
        //4. 关闭流对象和socket（必须关闭）
        outputStream.close();
        socket.close();
 
        System.out.println("客户端退出");
    }
}

服务器端思路：

1.在本机的9999端口监听，等待连接

2.当没有客户端连接9999端口时，程序将会阻塞，等待连接

3.通过socket.getInputStream()读取客户端写入到数据通道的数据，显示

package li.network.socket;
 
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
 
public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.在本机的9999端口监听，等待连接
        // 要求在本机没有其他服务在监听9999
        // ServerSocket 可以通过 accept() 方法返回多个 Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端在9999端口监听，等待连接...");
 
        // 2.当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，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());
 
        // 3.通过socket.getInputStream()读取客户端写入到数据通道的数据，显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
 
        // 4.IO读取
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLen = 0;
        while ((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {
            System.out.println(new String(buf, 0, readLen));//根据实际读取到的长度显示内容
        }
 
        // 5. 关闭流对象和socket（必须关闭）
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();//关闭serverSocket
    }
}
  1. 要先运行服务端，这里显示正在等待连接客户端：
image-20220918165750028
  1. 再运行客户端程序，得到一个socket，通过输出流将数据写入到数通道里面，然后退出：
image-20220918165823508
  1. 服务器端会通过输入流不停地读取，把数据输出到控制台上，然后关闭退出：
image-20220918165840071

4.1.2应用案例2:(使用字节流)

  1. 编写一个服务器端，和一个客户端
  2. 服务器端在9999端口监听
  3. 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
  4. 服务器端接收到客户端发送的信息然后输出，并发送“hello，client”，再退出
image-20220918174130881

注意设置写入结束标记socket.shutdownOutput(); 否则程序会认为还在写入数据。

服务端Server：

package li.network.socket;
 
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
 
@SuppressWarnings("all")
public class SocketTCP02Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.在本机的9999端口监听，等待连接
        // 要求在本机没有其他服务在监听9999
        // ServerSocket 可以通过 accept() 方法返回多个 Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端在9999端口监听，等待连接...");
 
        // 2.当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，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());
 
        // 3.获取数据，通过socket.getInputStream()读取客户端写入数据通道的数据，并显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //IO读取
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLen = 0;
        while ((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {
            System.out.println(new String(buf, 0, readLen));//根据实际读取到的字符串长度显示内容
        }
 
        // 4. 回话，写入数据
        // 获取socket相关的输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("hello,client".getBytes());
        //设置写入结束标记
        socket.shutdownOutput();
 
 
        // 5. 关闭流对象和socket（必须关闭）
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();//关闭serverSocket
    }
}

客户端Client：

package li.network.socket;
 
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
 
@SuppressWarnings("all")
//发送"hello,server"给服务端
public class SocketTCP02Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.连接服务端（ip，端口）
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);//连接服务端的主机的端口，在这里是本机
        System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());
 
        //2.连接上后，生成socket，通过socket.getOutputStream()
        //  得到和 socket 对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
 
        //3.通过输出流，写入数据到数据通道
        outputStream.write("hello,server".getBytes());
        //设置写入结束标记
        socket.shutdownOutput();
 
        //4. 获取数据
        // 获取和socket相关联的输入流，并显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLen = 0;
        while ((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {
            System.out.println(new String(buf, 0, readLen));
        }
 
        //5. 关闭流对象和socket（必须关闭）
        outputStream.close();
        inputStream.close();
        socket.close();
 
        System.out.println("客户端退出");
    }
}
  1. 服务端等待客户端连接：
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  1. 客户端往数据通道写入数据“hello，server，并接受到服务端发送的数据“hello，client”
image-20220918174502483
  1. 服务端接收到数据：
image-20220918174555801

4.1.3应用案例3:(使用字符流)

  1. 编写一个服务端，一个客户端
  2. 服务端在9999端口监听
  3. 客户端连接到服务端，发送“hello，server”，并接收到服务端会发的“hello，client”，然后退出
  4. 服务端接收到 客户端发送的信息，输出，并发送“hello，client”，再退出

思路答题与应用案例2一致，这里要求使用字符流，那么在拿到输入/输出字符流之后，使用转换流，将其转换为字符流即可。

PS：设置写入结束标记：除了使用socket.shutdownOutput(); 还可以使用writer.newLine()，如果使用这种结束标志的话，需要使用readLine()的方式读取

注意点：如果使用的是字符流，需要我们手动刷新xx.flush();，否则数据不会写入数据通道

服务端Server：

package li.network.socket;
 
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
 
//使用字符流
@SuppressWarnings("all")
public class SocketTCP03Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.在本机的9999端口监听，等待连接
        // 要求在本机没有其他服务在监听9999
        // ServerSocket 可以通过 accept() 方法返回多个 Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端在9999端口监听，等待连接...");
 
        // 2.当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，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());
 
        // 3.获取数据，通过socket.getInputStream()读取客户端写入数据通道的数据，并显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //IO读取---使用字符流
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);//输出
 
        // 4. 回话，写入数据
        // 获取socket相关的输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello,client 字符流");
        bufferedWriter.newLine();//插入一个换行符，表示回复内容的结束
        bufferedWriter.flush();//手动刷新
 
 
        // 5. 关闭流对象和socket（必须关闭）
        bufferedWriter.close();//关闭外层流
        bufferedReader.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();//关闭serverSocket
    }
}

客户端Client：

package li.network.socket;
 
import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
 
@SuppressWarnings("all")
//发送"hello,server"给服务端,使用字符流
public class SocketTCP03Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.连接服务端（ip，端口）
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);//连接服务端的主机的端口，在这里是本机
        System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());
 
        //2.连接上后，生成socket，通过socket.getOutputStream()
        //  得到和 socket 对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
 
        //3.通过输出流，写入数据到数据通道----使用字符流
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello,server 字符流");
        bufferedWriter.newLine();//插入一个换行符，表示写入的内容结束，注意：要求对方使用readLine()!!!!
        //如果使用的是字符流，需要我们手动刷新，否则数据不会写入数据通道
        bufferedWriter.flush();
 
 
        //4. 获取数据
        // 获取和socket相关联的输入流，并显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);
 
        //5. 关闭流对象和socket（必须关闭）
        bufferedReader.close();//关闭外层流
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
 
        System.out.println("客户端退出");
    }
}
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4.1.4应用案例4：上传图片到服务端

  1. 编写一个服务端和一个客户端
  2. 服务器端在端口8888监听
  3. 客户端连接到服务端，并发送一张图片
  4. 服务器端接收到客户端发送的图片，保存到src目录下，然后发送“收到图片”，再退出
  5. 客户端接收到服务端的回话：“收到图片“ 之后，再退出
  6. 该程序要求使用StreamUtils.java

说明：使用BufferedInputStreasm和BufferedOutputStream字节流

思路如下：

  1. 客户端这边先将数据传输到客户端程序中，然后通过socket获取数据通道，将文件数据发送给服务端；

  2. 服务端这边，先是得到数据通道上的数据（传输到服务端程序中），然后使用将程序中的文件数据输出到某个目录下，之后在将“收到图片”的消息输出到数据通道上

  3. 客户端通过socket，从数据通道上获取回复消息，并打印在控制台上

工具类StreamUtils：

package li.network.upload;
 
import java.io.BufferedReader;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
 
/**
 * 此类用于演示关于流的读写方法
 *
 */
public class StreamUtils {
   /**
    * 功能：将输入流转换成byte[],即可以把文件的内容写入到byte[]
    * @param is
    * @return
    * @throws Exception
    */
   public static byte[] streamToByteArray(InputStream is) throws Exception{
      ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();//创建输出流对象
      byte[] b = new byte[1024];//字节数组
      int len;
      while((len=is.read(b))!=-1){//循环读取
         bos.write(b, 0, len);//把读取到的数据写入到 bos流中
      }
      byte[] array = bos.toByteArray();//然后将bos 转成为一个字节数组
      bos.close();
      return array;
   }
 
   /**
    * 功能：将InputStream转换成String
    * @param is
    * @return
    * @throws Exception
    */
   
   public static String streamToString(InputStream is) throws Exception{
      BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
      StringBuilder builder= new StringBuilder();
      String line;
      while((line=reader.readLine())!=null){ //当读取到 null时，就表示结束
         builder.append(line+"\r\n");
      }
      return builder.toString();
      
   }
 
}

服务端Server：

package li.network.upload;
 
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
 
//文件上传的服务端
public class TCPFileUploadServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
 
        // 1.服务端在监听8888端口(这里是在本机进行)
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端在8888端口监听...");
        // 2.等待连接
        Socket socket = serverSocket.accept();
 
        //3.读取数据通道的数据
        //通过socket获得输入流
        //创建对象
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        //写入到程序中
        byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);//streamToByteArray方法：将输入流转换成byte[]
 
        //4.将得到的bytes数组（文件数据）写入到指定的路径，就得到一个文件
        String destFilePath = "src\\copy.png";
        //创建对象
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFilePath));
        //写入数据到目录中
        bos.write(bytes);
        bos.close();
 
        //5.收到图片后，向客户端回复“收到图片”
        //通过socket获得输出流
        //创建对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
        bw.write("收到图片");
        bw.flush();//把内容刷新到数据通道
        socket.shutdownOutput();//设置写入结束标记
 
        //6.关闭其他资源
        bw.close();
        bis.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客户端Client：

package li.network.upload;
 
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
 
//文件上传的客户端
public class TCPFileUploadClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.客户端连接服务端，得到一个socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
 
        //2.创建读取磁盘文件的输入流
        String filePath = "d:\\ggmm.jpg";
        //创建对象
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filePath));
        //这里的 bytes 就是 文件filePath 对应的字节数组
        //读取数据到程序中
        byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);
 
        //3.通过socket获取输出流，将bytes数据发送到服务端
        //创建对象
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        //写入数据通道
        bos.write(bytes);//将文件对应的字节数组写入到数据通道
        bis.close();
        socket.shutdownOutput();//设置写入数据的结束标志
 
        //4.获取服务端回复的消息
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        String s = StreamUtils.streamToString(inputStream);//streamToString方法：把一个输入流的数据直接转成字符串
        System.out.println(s);
 
        //关闭相关的流
        inputStream.close();
        bos.close();
        socket.close();
    }
}

image-20220918202653847 image-20220918202750982

image-20220918202841610 image-20220918202833159

4.2netstat指令

  1. netstat -an 可以查看当前主机的网络情况，包括端口监听情况和网络连接情况
  2. netstat -an | more 可以分页显示
  3. netstat -anb 可以查看当前使用端口的程序
  4. 要求在dos控制台下执行

说明：

（1）Listening 表示某个端口正在监听

（2）如果有一个外部程序（客户端）连接到给端口，就会显示一条连接信息

image-20220919154312169 image-20220919154326099 image-20220919155558316

4.3TCP连接的秘密

  1. 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TCP/IP来分配的，因此是不确定的，是随机的
image-20220919160749628

程序验证：连接时，客户端也会随机分配一个端口

在4.1.4的程序中，将上传的图片改为大数据量的文件传输，方便检测端口情况

  1. 首先启动服务端，可以看到8888端口在监听：
image-20220919161455622
  1. 还未启动客户端的时候，只有服务端8888端口在监听：
image-20220919161526355
  1. 在启动客户端之后，因为这里服务端和客户端都在本机运行，因此可以看到：服务端的端口为8888，客户端随机分配到的端口为4653（如下图：上面是客户端，下面是服务端）
image-20220919162526936

当传输结束之后，客户端的端口将会释放。

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