【IO 流】IO 流与网络编程

我会带着你远行 2023-10-03 11:48 16阅读 0赞

### 1. 网络编程基础 ###

> 什么叫网络编程？

直接或间接地通过网络协议与其它计算机实现数据交换，进行通讯，这就叫网络编程

但在交互过程中，会有以下两个问题：

1.  如何准确地定位网络上一台或多台主机：定位主机上的特定的应用（IP + 端口）
2.  找到主机后，如何可靠、高效地进行数据传输（网络通信协议）

当然，以上两个问题都已经有了相应的解决方案了。

**IP**

IP：唯一的标识 Internet 上的计算机

**端口**

端口被规定为一个16位的整数：0~65535。在同一主机中，不同的进程有不同的端口。

端口被分为：

*  公认端口：0~1023。被预先定义的服务通信占用（如：HTTP 占用 80 端口、FTP 占用 21 端口）
 *  注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序（如：Tomcat 占用 8080 端口、Mysql 占用 3306 端口）
 *  动态/私有端口：49152~65535

所以，Socket = IP + 端口

**网络通信协议**

网络协议太复杂，所以，将通信协议进行分层。由上至下为：应用层、传输层（TCP、UDP）、网络层（IP）、数据链路层、物理层

TPC 特点：

1.  使用 TCP 协议前，必须先建立 TCP 连接，形成传输数据通道
2.  传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠传输
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，需要释放已建立的连接（效率低）

UDP 特点：

1.  将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
2.  每个数据包的大小限制在 64k 内
3.  发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，不可靠传输
4.  可以广播发送
5.  发送数据结束时，无需释放资源（开销小、速度快）

### 2. 网络编程示例 ###

#### 2.1 TCP 协议 ####

> 场景一：客户端通过 TCP 协议向服务端发送数据，服务端接收后，将收到的数据打印到控制台中，并指明来自于哪个客户端

public class TCPServer {
        
    
        public static void main(String[] args) throws Exception{
        
            // 指明需要监听的端口
            ServerSocket ss = new ServerSocket(1234);
            // 监听来自客户端的 Socket 请求
            Socket socket = ss.accept();
    		// 获取 Socket 对象的输入流
            InputStream is = socket.getInputStream();
    
            // 如果客户端传来的是汉字（三个字节编码），使用字节流读取可能会存在乱码
            /*byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = 0;
            while ((len = is.read(bytes)) != -1) {
                // 当把一个汉字劈成两半，再还原为字符串时就会乱码
                System.out.print(new String(bytes, 0 ,len));
            }*/
    
            // 创建一个字节数据输出流
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len = 0;
            // 读取输入流中的数据
            while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
        
                baos.write(buffer, 0 ,len);
            }
            System.out.println(baos.toString());
            System.out.println("收到了来自于：" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "的数据");
    
            baos.close();
            is.close();
            socket.close();
            ss.close();
        }
    }

public class TCPClient {
        
    
        public static void main(String[] args) throws Exception{
        
            // 创建 Socket 对象，指明服务器的 ip 和端口
            Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 1234);
            // 通过 Socket 对象获取它的输出流
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            String data = "您好，我是客户端 GG";
            // 向服务器发送数据
            os.write(data.getBytes());
    
            os.close();
            socket.close();
        }
    }

> 场景二：客户端将文件发送给服务端，服务端将文件保存起来

public class TCPServer2 {
        
    
        public static void main(String[] args) throws Exception{
        
            ServerSocket ss = new ServerSocket(1234);
            Socket socket = ss.accept();
    
            InputStream is = socket.getInputStream();
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("2.jpg"));
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = 0;
    
            while ((len = is.read(bytes)) != -1) {
        
                fos.write(bytes, 0 ,len);
            }
    
            fos.close();
            is.close();
            socket.close();
            ss.close();
        }
    }

public class TCPClient2 {
        
    
        public static void main(String[] args) throws Exception{
        
            Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 1234);
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
    
            FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("1.jpg"));
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = 0;
            while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {
        
                os.write(bytes, 0, len);
            }
    
            fis.close();
            os.close();
            socket.close();
        }
    }

> 场景三：客户端将文件发送给服务端，服务端将文件保存起来。并且，服务端需要返回“发送成功”给客户端，然后关闭相应连接

public class TCPServer3 {
        
    
        public static void main(String[] args) throws Exception{
        
            ServerSocket ss = new ServerSocket(1234);
            Socket socket = ss.accept();
    
            InputStream is = socket.getInputStream();
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("2.jpg"));
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = 0;
    
            while ((len = is.read(bytes)) != -1) {
        
                fos.write(bytes, 0 ,len);
            }
    
            // 服务端给予客户端反馈
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            String data = "发送成功";
            os.write(data.getBytes());
    
            fos.close();
            is.close();
            os.close();
            socket.close();
            ss.close();
        }
    }

public class TCPClient3 {
        
    
        public static void main(String[] args) throws Exception{
        
            Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 1234);
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
    
            FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("1.jpg"));
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len = 0;
    
            // read() 方法是一个阻塞方法，没有明确指出传输完毕，就会一直阻塞
            while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {
        
                os.write(bytes, 0, len);
            }
    
            // 给出明确指示（传输完毕）
            socket.shutdownOutput();
    
            // 客户端接收服务端传送过来的数据
            InputStream is = socket.getInputStream();
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[20];
            int length = 0;
    
            while ((length = is.read(buffer)) != -1) {
        
                baos.write(buffer, 0, length);
            }
            System.out.println(baos.toString());
    
            fis.close();
            os.close();
            baos.close();
            socket.close();
        }
    }

#### 2.2 UDP 协议 ####

public class UDPReceiver {
        
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
        
            DatagramSocket socket = new DatagramSocket(1234);
    
            byte[] buffer = new byte[100];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);
            socket.receive(packet);
            System.out.println(new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));
    
            socket.close();
        }
    }

public class UDPSender {
        
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
        
            DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
    
            // 封装一个数据包（所有信息都在数据包中）
            String msg = "我是 UDP 发送方式的数据";
            byte[] data = msg.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 1234);
    
            socket.send(packet);
            socket.close();
        }
    }