Java Socket编程和TCP/IP协议

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Socket编程

一、网络基础知识

1、两台计算机间进行通讯需要以下三个条件: 
IP地址、协议、端口号

2、TCP/IP协议: 
是目前世界上应用最为广泛的协议,是以TCP和IP为基础的不同层次上多个协议的集合,也成TCP/IP协议族、或TCP/IP协议栈 
TCP:Transmission Control Protocol 传输控制协议 
IP:Internet Protocol 互联网协议

3、TCP/IP五层模型 
应用层:HTTP、FTP、SMTP、Telnet等 
传输层:TCP、UDP 
网络层:IP,ICMP,OSPF,EIGRP,IGMP 
数据链路层:SLIP,CSLIP,PPP,MTU 
物理层:网线、双绞线、网卡等 
这里写图片描述

4、IP地址 
为实现网络中不同计算机之间的通信,每台计算机都必须有一个唯一的标识—IP地址。 
32位二进制

5、端口 
区分一台主机的多个不同应用程序,端口号范围为0-65535,其中0-1023位为系统保留。 
如:HTTP:80 FTP:21 Telnet:23 
IP地址+端口号组成了所谓的Socket,Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的终结点,是TCP和UDP的基础

6、Socket套接字: 
网络上具有唯一标识的IP地址和端口组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。 
Socket原理机制: 
通信的两端都有Socket 
网络通信其实就是Socket间的通信 
数据在两个Socket间通过IO传输

7、Java中的网络支持 
针对网络通信的不同层次,Java提供了不同的API,其提供的网络功能有四大类: 
InetAddress:用于标识网络上的硬件资源,主要是IP地址 
URL:统一资源定位符,通过URL可以直接读取或写入网络上的数据 
Sockets:使用TCP协议实现的网络通信Socket相关的类 
Datagram:使用UDP协议,将数据保存在用户数据报中,通过网络进行通信。

TCP编程

1、TCP协议是面向连接的、可靠的、有序的、以字节流的方式发送数据,通过三次握手方式建立连接,形成传输数据的通道,在连接中进行大量数据的传输,效率会稍低

2、Java中基于TCP协议实现网络通信的类 
客户端的Socket类 
服务器端的ServerSocket类

这里写图片描述

3、Socket通信的步骤 
① 创建ServerSocket和Socket 
② 打开连接到Socket的输入/输出流 
③ 按照协议对Socket进行读/写操作 
④ 关闭输入输出流、关闭Socket

4、服务器端: 
① 创建ServerSocket对象,绑定监听端口 
② 通过accept()方法监听客户端请求 
③ 连接建立后,通过输入流读取客户端发送的请求信息 
④ 通过输出流向客户端发送乡音信息 
⑤ 关闭相关资源

1 /**
 2  * 基于TCP协议的Socket通信,实现用户登录,服务端
 3 */
 4 //1、创建一个服务器端Socket,即ServerSocket,指定绑定的端口,并监听此端口
 5 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);//1024-65535的某个端口
 6 //2、调用accept()方法开始监听,等待客户端的连接
 7 Socket socket = serverSocket.accept();
 8 //3、获取输入流,并读取客户端信息
 9 InputStream is = socket.getInputStream();
10 InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is);
11 BufferedReader br =newBufferedReader(isr);
12 String info =null;
13 while((info=br.readLine())!=null){
14 System.out.println("我是服务器,客户端说:"+info);
15 }
16 socket.shutdownInput();//关闭输入流
17 //4、获取输出流,响应客户端的请求
18 OutputStream os = socket.getOutputStream();
19 PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
20 pw.write("欢迎您!");
21 pw.flush();
22 
23 
24 //5、关闭资源
25 pw.close();
26 os.close();
27 br.close();
28 isr.close();
29 is.close();
30 socket.close();
31 serverSocket.close();
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5、客户端: 
① 创建Socket对象,指明需要连接的服务器的地址和端口号 
② 连接建立后,通过输出流想服务器端发送请求信息 
③ 通过输入流获取服务器响应的信息 
④ 关闭响应资源

//客户端
 2 //1、创建客户端Socket,指定服务器地址和端口
 3 Socket socket =newSocket("localhost",10086);
 4 //2、获取输出流,向服务器端发送信息
 5 OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流
 6 PrintWriter pw =newPrintWriter(os);//将输出流包装成打印流
 7 pw.write("用户名:admin;密码:123");
 8 pw.flush();
 9 socket.shutdownOutput();
10 //3、获取输入流,并读取服务器端的响应信息
11 InputStream is = socket.getInputStream();
12 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
13 String info = null;
14 while((info=br.readLine())!null){
15  System.out.println("我是客户端,服务器说:"+info);
16 }
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18 //4、关闭资源
19 br.close();
20 is.close();
21 pw.close();
22 os.close();
23 socket.close();
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6、应用多线程实现服务器与多客户端之间的通信

① 服务器端创建ServerSocket,循环调用accept()等待客户端连接 
② 客户端创建一个socket并请求和服务器端连接 
③ 服务器端接受苦读段请求,创建socket与该客户建立专线连接 
④ 建立连接的两个socket在一个单独的线程上对话 
⑤ 服务器端继续等待新的连接

//服务器线程处理
 2 //和本线程相关的socket
 3 Socket socket =null;
 4 //
 5 public serverThread(Socket socket){
 6 this.socket = socket;
 7 }
 8 
 9 publicvoid run(){
10 //服务器处理代码
11 }
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13 //============================================
14 //服务器代码
15 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);
16 Socket socket =null;
17 int count =0;//记录客户端的数量
18 while(true){
19 socket = serverScoket.accept();
20 ServerThread serverThread =newServerThread(socket);
21  serverThread.start();
22  count++;
23 System.out.println("客户端连接的数量:"+count);
24 }
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UDP编程

UDP协议(用户数据报协议)是无连接的、不可靠的、无序的,速度快 
进行数据传输时,首先将要传输的数据定义成数据报(Datagram),大小限制在64k,在数据报中指明数据索要达到的Socket(主机地址和端口号),然后再将数据报发送出去

DatagramPacket类:表示数据报包 
DatagramSocket类:进行端到端通信的类 
1、服务器端实现步骤 
① 创建DatagramSocket,指定端口号 
② 创建DatagramPacket 
③ 接受客户端发送的数据信息 
④ 读取数据

//服务器端,实现基于UDP的用户登录
 2 //1、创建服务器端DatagramSocket,指定端口
 3 DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010);
 4 //2、创建数据报,用于接受客户端发送的数据
 5 byte[] data =newbyte[1024];//
 6 DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length);
 7 //3、接受客户端发送的数据
 8 socket.receive(packet);//此方法在接受数据报之前会一致阻塞
 9 //4、读取数据
10 String info =newString(data,o,data.length);
11 System.out.println("我是服务器,客户端告诉我"+info);
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15 //向客户端响应数据
16 //1、定义客户端的地址、端口号、数据
17 InetAddress address = packet.getAddress();
18 int port = packet.getPort();
19 byte[] data2 = "欢迎您!".geyBytes();
20 //2、创建数据报,包含响应的数据信息
21 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port);
22 //3、响应客户端
23 socket.send(packet2);
24 //4、关闭资源
25 socket.close();
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2、客户端实现步骤 
① 定义发送信息 
② 创建DatagramPacket,包含将要发送的信息 
③ 创建DatagramSocket 
④ 发送数据

//客户端
 2 //1、定义服务器的地址、端口号、数据
 3 InetAddress address =InetAddress.getByName("localhost");
 4 int port =10010;
 5 byte[] data ="用户名:admin;密码:123".getBytes();
 6 //2、创建数据报,包含发送的数据信息
 7 DatagramPacket packet = newDatagramPacket(data,data,length,address,port);
 8 //3、创建DatagramSocket对象
 9 DatagramSocket socket =newDatagramSocket();
10 //4、向服务器发送数据
11 socket.send(packet);
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14 //接受服务器端响应数据
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16 //1、创建数据报,用于接受服务器端响应数据
17 byte[] data2 = new byte[1024];
18 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length);
19 //2、接受服务器响应的数据
20 socket.receive(packet2);
21 String raply = new String(data2,0,packet2.getLenth());
22 System.out.println("我是客户端,服务器说:"+reply);
23 //4、关闭资源
24 socket.close();
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