JAVA Class24

Posted 2020-11-01 Observer

学习内容：

1.网络通信协议

（1）TCP/IP协议：

TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层

链路层：链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动。

网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。

传输层：主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议。

应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。

客户端与服务端的三次握手：

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。

优缺点：每次连接都要经过三次握手，速度慢，优势在于可以保证传输数据的完整性。

（2）UDP协议：

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一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。

优缺点：数据收发不确认，可能会造成数据的不完整，优势在于速度更快。

（3）IP与端口：

IP版本分为IPV4 IPV6，现阶段用户量最大的是IPV4，IP地址是网络上的客户端的身份标识，而端口是用来访问客户端的应用程序。形象的来说，IP地址就是小区名称，而端口则是门牌号。

（4）JAVA的IP地址封装：

InetAddress类，常用方法：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inet.getHostAddress());//本机IP地址
            System.out.println(inet.getHostName());//本机名
            System.out.println(InetAddress.getByName("USER-20180226VT"));//在局域网内，根据主机名获取IP，返回一个InetAddress对象，参数可填主机名或者IP地址
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }
        
    }

}

2.UDP协议通信：

收发信息的载体：DatagramPacket，常用构造方法有两个：

new DatagramPacket(byte数组,发送字节长度,InetAddress对象,整型端口号);//用于通过指定IP的指定端口号收发数据

new DatagramPacket(byte数组,发送字节长度);//不指定IP、端口号

常用方法：getAddress() 获取ItnetAddress对象 getPort()获取端口号 getLength()获取数据字节长度 getData()获取数据，返回字节数组

上述方法一般用于接收端，读取发送端的信息

收发信息的对象：DatagramSocket，常用构造方法：

new DatagramSocket() 不指定端口号

new DatagramSocket(整型端口号)  指定端口号

常用方法： send()发送数据 receive()接收数据 close() 关闭

public class UDPSend {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Scanner s = new Scanner(System.in);
        DatagramSocket dgs = new DatagramSocket();//没指定端口号，JVM自动分配
        InetAddress inet = InetAddress.getByName("192.168.1.255");
        while(true) {
            System.out.println("请输入内容：");
            String mess = s.next();
            byte[] send =mess.getBytes();
            DatagramPacket dgp = new DatagramPacket(send,send.length,inet,8888);
            //注意这里的8888是信息发往的端口，发送用的端口是JVM分配的
            dgs.send(dgp);
        }
        
        //dgs.close();
    }

}

public class UDPReceive {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket dgs = new DatagramSocket(8888);
        while(true) {
            byte[] receive = new byte[1024*64];
            DatagramPacket dgp = new DatagramPacket(receive,receive.length);
            dgs.receive(dgp);
            String ip = dgp.getAddress().getHostAddress();
            int port = dgp.getPort();
            int length = dgp.getLength();
            byte[]data = dgp.getData();
            String s = new String(data,0,length);
            System.out.printf("发送方地址为：%s 发送方端口号为：%d 数据长度为：%d 数据为：%s \\n",ip,port,length,s);
        }
        
    }

}

3.TCP通信

由于TCP协议的三次握手机制，所以严格区分服务端和客户端，通过输出、输出字节流来进行数据收发

（1）服务端

ServerSocket 两种构造方式 无参不指定端口，有参指定端口

服务端无法通过Socket对象获取输入输出流，要通过accept()方法返回一个Socket对象 ：Socket s = ss.accept();//返回的是客户端的Socket对象

这里要注意，如果用equals来判断客户端的Socket对象与服务端通过accept()对象返回的Socket，会返回false，虽然接收端口相同，但发送端口不同，例如

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            ServerSocket ss = new ServerSocket(9008);
            Socket s = new Socket("127.0.0.1",9008);
            Socket ns = ss.accept();
            //不是同一个是对象：
            System.out.println("我是客户端"+s);
            //Socket[addr=/127.0.0.1,port=9008,localport=51515]
            System.out.println("我是服务端"+ns);
            //Socket[addr=/127.0.0.1,port=51515,localport=9008]
　　}
}

（2）客户端

Socket 构造器均为有参，new Socket(String host, int port) new Socket(InetAddress address, int port)，常用的时第一种

Socket通过getInputStream()、getOutputStream() 获取输入输出流

聊天小程序：

收发线程：

public class SendThread implements Runnable{
         private Socket s;
         public SendThread(Socket s){
            this.s = s;
        }
        public void run(){
            try {
                OutputStream os = s.getOutputStream();
                DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
                while(true){
                    Scanner sc = new Scanner(System.in);
                    String str = sc.next();
                    dos.writeUTF(str);
                }
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
             
        }
}

public class ReceiveThread implements Runnable{
    private Socket s;
    public ReceiveThread(Socket s) {
        this.s = s;
    }
    public void run() {
        try {
            InputStream is = s.getInputStream();
            DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
            String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
            int port = s.getLocalPort();
            while (true) {
                String msg = dis.readUTF();
                System.out.println("来自："+ip+"端口："+port+"的消息：\\n"+msg);
            }
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
 
    }
}

服务端与客户端分别开一个收发线程：

public class TCPClient {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Socket s = new Socket("127.0.0.1",8888);
            SendThread st = new SendThread(s);
            ReceiveThread rt = new ReceiveThread(s);
            new Thread(st).start();
            new Thread(rt).start();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
    }

}

public class TCPServer {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
            System.out.println("服务器正在监听8888端口");
            Socket s = ss.accept();//返回的是客户端的Socket对象
            SendThread st = new SendThread(s);
            ReceiveThread rt = new ReceiveThread(s);
            new Thread(st).start();
            new Thread(rt).start();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

 多线程数据上传：

注意shutdownOutput这个方法，当socket关闭时也会有同样效果，如果客户端在上传数据后还要再接收服务端返回的信息，则必须使用该方法，最后在关闭socket，通知服务端数据传输完毕，客户端输出流关闭，自动flush，服务端读取的字节数最终被确定！此时while循环的-1条件可以成立，同时服务端的输入流也会随之关闭。

如果不使用该方法，服务端while循环-1条件会一直不满足，因为客户端的输入流一直在等待服务端传来的数据，socket也没法关闭，导致数据没法flush，而服务端一直在等待读取客户端传来的数据，双方等到海枯石烂...结果导致堵塞，所以在socket关闭前必须使用shutdownOutput这个方法，先关闭客户端的输出流，服务端得以接收到数据，然后服务端再把文字信息输出给客户端，客户端的输入流接收到信息并打印，最后socket关闭，整个流程执行完毕！

注意，如果客户端只是上传文件，然后不再接受服务端传来的消息，则可以直接关闭socket，这样输出流自动关闭！不必调用该方法

另外：如果不关闭socket，只是输出流手动flush，那么数据可以上传，但是服务端读取有问题，导致图片出现问题！

同理，shutdownInput也有类似的效果！

public class UploadThread implements Runnable{
    private Socket s;
     public UploadThread(Socket s){
        this.s = s;
    }
    public void run(){
        File f = new File("d:\\\\test\\\\1366768.jpg");
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
                OutputStream os=s.getOutputStream();
                ){
            byte[] upload = new byte[(int)f.length()];
            fis.read(upload);
            os.write(upload);
            s.shutdownOutput();//关闭上传客户端的输出流，通知服务端客户端的数据传输完毕，服务端的输入流也随之关闭
            InputStream is = s.getInputStream();//不关闭，is在等待读取新的输出流的数据
            byte[] mess = new byte[1024];
            int len=is.read(mess);
            System.out.println(new String(mess,0,len));
        } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                s.close();//关闭socket，所有流随之关闭
//如果在这里不关闭socket，服务端不在发消息，客户端也不接受，那么结果是输出流没关闭，没有上传
//如果输出流不关闭，只用flush，数据会全部上传，但是服务端读取不完整，图片有问题！

            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class ServerThread implements Runnable{
    private Socket s;
    public ServerThread(Socket s) {
        this.s = s;
    }
    Object o = new Object();
    public void run() {
        synchronized(o) {
            File f = new File("d:\\\\upload");
              String file =f.getPath()+File.separator+System.currentTimeMillis()+".jpg";
            try(FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);){
                InputStream is = s.getInputStream();
                byte[] read = new byte[1024];
                int a = 0;
                if(!f.exists()) {
                      f.mkdirs();
                  }
                while((a=is.read(read))!=-1) {
                    fos.write(read,0,read.length);
                }
                System.out.println("结束！");
                s.getOutputStream().write("上传成功".getBytes());
//注意这里，因为服务端又新开了一个输出流，导致客户端一定要关闭之前的输出流，终止输出，
//使得服务端循环的-1条件成立，以此通知服务端文件上传完了，
//与此同时服务端的输入流也随之关闭，
//而新增的这个输出流与客户端用来接收这个输出流的输入流会在socket关闭时关闭，
//如果没有这个输出流，客户端只是上传文件、之后不再接收服务端传来的消息，
//只需最后关闭socket就好！
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}