Detaillierte Erläuterung der Verwendung der Java-Netzwerkprogrammierung

Schlüsselwörter: IP-Adresse, Port, UDP, DatagramPacket-Klasse, DatagramSocket-Klasse, TCP, ServerSocket-Klasse, Socket-Klasse, Datei-Upload

1. Grundkonzepte

1. Grundkonzepte

①MAC: MAC-Adresse (Media Access Control oder Medium Access Control), was Medienzugriffskontrolle oder physische Adresse oder Hardware-Adresse bedeutet Definieren Sie den Standort eines Netzwerkgeräts. Im OSI-Modell ist die dritte Netzwerkschicht für IP-Adressen und die zweite Datenverbindungsschicht für MAC-Adressen verantwortlich. Daher verfügt ein Host über eine MAC-Adresse und jede Netzwerkadresse über eine eindeutige IP-Adresse.

②IP-Adresse: bezieht sich auf die Internet Protocol Address (Internet Protocol Address, auch übersetzt als Internet Protocol Address), die Abkürzung für IP Address. Die IP-Adresse ist ein einheitliches Adressformat, das vom IP-Protokoll bereitgestellt wird. Sie weist jedem Netzwerk und jedem Host im Internet eine logische Adresse zu, um die Unterschiede in den physischen Adressen abzuschirmen. Es gibt immer noch einige IP-Proxy-Software, die meisten verlangen jedoch eine Gebühr.

TCP/IP 网络模式

 

应用层

如HTTP、FTP、DNS

传输层

如TCP、UDP

网络层

如IP、ICMP、IGMP

链锯层

如驱动程序、接口

③Port: Er kann als Ausgang für die Kommunikation zwischen dem Gerät und der Außenwelt betrachtet werden.

Die Portnummer wird durch zwei Bytes (16-Bit-Binärzahl) dargestellt. Der Wertebereich liegt zwischen 0 und 1023. Die Portnummer wird für die folgenden bekannten Netzwerkdienste verwendet Anwendungen müssen die normalen Anwendungen der Benutzer Portnummern über 1024 verwenden. Ports werden in physische Ports und logische Ports (numerische Identifizierung von Softwareanwendungen) unterteilt.

④TCP (Transmission Control Protocol) und UDP (User Datagram Protocol) Protokolle sind Transportschichtprotokolle.

Das TCP-Protokoll ist ein verbindungsorientiertes Kommunikationsprotokoll, das eine zuverlässige Übertragung von Daten in einer IP-Umgebung ermöglicht. Zu den von ihm bereitgestellten Diensten gehören Datenstromübertragung, Zuverlässigkeit, effektive Flusskontrolle, Vollduplexbetrieb und Multiplexing. Zustellung über verbindungsorientierte, durchgängige und zuverlässige Pakete. Laienhaft ausgedrückt: Es öffnet einen verbundenen Kanal für die vorab zu sendenden Daten und sendet die Daten dann. ⑤UDP ist ein drahtloses Kommunikationsprotokoll und bietet keine Zuverlässigkeits-, Flusskontroll- oder Fehlerbehebungsfunktionen IP.

2. Beispiele für gängige Methoden der gemeinsamen InetAddress-Klasse:

 1 public class Example1 {
 2     public static void main(String[] args) throws Exception{
 3         //创建一个表示本地主机的InetAddress对象
 4         InetAddress localAddress = InetAddress.getLocalHost(); 
 5         //获得指定主机的InetAddress对象
 6         InetAddress remoteAddress = InetAddress.getByName("www.itcast.cn");
 7         //得到IP地址的主机名。
 8         System.out.println("本机的IP地址："+localAddress.getHostName());
 9         //获得字符串格式的原始IP地址
10         System.out.println("itcast的IP地址："+remoteAddress.getHostAddress());
11         //判断指定的时间内地址是否可以到达
12         System.out.println("3秒是否可达："+remoteAddress.isReachable(3000));
13        
14         System.out.println("itcast的主机名为："+remoteAddress.getHostName());
15     }
16 }

Laufergebnisse:

本机的IP地址：wrt.local
itcast的IP地址：123.57.45.99
3秒是否可达：false
itcast的主机名为：www.itcast.cn

2. UDP-Kommunikation

1. DatagramPacket

Diese Klasse ähnelt einem Container und erstellt DatagramPacket am Sender- und Empfängerobjekt, die verwendete Konstruktionsmethode ist unterschiedlich. Die Konstruktionsmethode des empfangenden Endes muss nur ein Byte-Array empfangen, um die empfangenen Daten zu speichern, während die Konstruktionsmethode des sendenden Endes nicht nur das speichernde Byte-Array empfangen muss die gesendeten Daten, muss aber auch die sendende IP-Adresse und Portnummer angeben.

DatagramPacket-Konstruktionsmethode:

①DatagramPacket (byte[] buf, int length)

Wird für die Empfangsseite verwendet, das Byte-Array der gekapselten Daten angegeben ist.

②DatagramPacket (byte[] buf, int length, InetAddress addr, int port)

Wird für den Absender verwendet. Beim Erstellen eines DatagramPacket-Objekts werden das Byte-Array und die Datengröße der gekapselten Daten verwendet Die Ziel-IP-Adresse (addr) und die Portnummer (port) des Datenpakets werden angegeben.

③DatagramPacket (byte[] buf, int offset, int length)

Wird für das empfangende Ende verwendet, das Byte-Array, die Datengröße und den Startpunkt des gekapselten Objekts Daten angegeben sind. Der Offset-Parameter wird verwendet, um anzugeben, dass die empfangenen Daten beim Platzieren im Buf-Puffer-Array am Offset beginnen.

④DatagramPacket (byte[] buf, int offset, int length, InetAddress addr, int port)

Wird für den Absender verwendet. Beim Erstellen eines DatagramPacket-Objekts wird das Byte-Array der gekapselten Daten angegeben . Datengröße, Ziel-IP-Adresse (addr) und Portnummer (port) des Datenpakets. Der Offset-Parameter wird verwendet, um den Offset des Datenversands als Offset anzugeben, d. h. den Beginn des Datenversands ab der Offset-Position.

2. DatagramSocket

DatagramSocket ähnelt einem Dock. Das Instanzobjekt kann DatagramPacket-Datenpakete senden und empfangen. Beim Erstellen des DatagramSocket-Objekts sind die verwendeten Konstruktionsmethoden unterschiedlich.

DatagramSocket-Konstruktionsmethode:

①DatagramSocket()

Bei Verwendung zum Erstellen des DatagramSocket-Objekts des Absenders wird beim Erstellen des Objekts die Portnummer nicht angegeben Zu diesem Zeitpunkt weist das System eine Portnummer zu, die nicht von anderen Netzwerkprogrammen verwendet wird.

②DatagramSocket (int port)

Diese Methode kann zum Erstellen eines DatagramSocket-Objekts auf der Empfangsseite und auch zum Erstellen eines DatagramSocket-Objekts auf der Sendeseite verwendet werden. Beim Erstellen eines Auf der Empfangsseite des DatagramSocket-Objekts müssen Sie eine Portnummer angeben, damit Sie den angegebenen Port abhören können.

③DatagramSocket(int port,InetAddress addr)

Bei Verwendung dieser Konstruktionsmethode in DatagramSocket wird nicht nur die Portnummer angegeben, sondern auch die zugehörige IP-Adresse ist für die Berechnung geeignet. Es gibt mehrere Netzwerkkarten auf dem Computer.

DatagramSocket类中的常用方法
方法声明	功能描述
void receive(DatagramPacket p)	该方法用于将接收到的数据填充到DatagramPacket数据包中，在接收到数据之前会一直处于阻塞状态，只有当接收到数据包时，该方法才会返回。
void  send(DatagramPacket p)	该方法用于发送DatagramPacket数据包，发送的数据包中包含将要发送的数据、数据的长度、远程主机的IP地址和端口号
void close()	关闭当前的Socket,通知驱动程序释放为这个Socket保留的资源。

     3、UDP 网络程序

     在通信时只有接收端程序先运行，才能避免因发送端发送的数据无法接收，而造成数据丢失。示例：

 1 import java.net.DatagramPacket;
 2 import java.net.DatagramSocket;
 3 
 4 //接收端程序
 5 public class Example2 {
 6     public static void main(String[] args) throws Exception{
 7         //创建一个长度为1024的字节数组，用于接收数据
 8         byte [] buf = new byte[1024];
 9         //定义一个DatagramSocket对象，监听的端口为8954
10         DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8954);
11         //定义一个DatagramPacket对象，用于接收数据
12         DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,1024);
13         System.out.println("等待接收数据");
14         ds.receive(dp);          //等待接收数据，如果没有数据则会阻塞
15         //调用DatagramPacket的方法获得接收的消息，包括内容、长度、IP地址和端口号
16         String str = new String(dp.getData(),0,dp.getLength())
17                 +"from"+dp.getAddress().getHostAddress()+":"+dp.getPort();
18         System.out.println(str); //打印收到的信息
19         ds.close();              //释放资源
20     }
21 }
22 
23 
24 import java.net.DatagramPacket;
25 import java.net.DatagramSocket;
26 import java.net.InetAddress;
27 
28 //发送端程序
29 public class Example3 {
30     public static void main(String[] args) throws Exception {
31         //创建一个DatagramSocket对象
32         DatagramSocket ds = new DatagramSocket(3000);
33         String str = "Hello World!";     //要发送的数据
34         /*
35          * 创建一个要发送的数据包，包括发送数据，数据长度，接收端IP地址以及端口号
36          */
37         DatagramPacket dp = new DatagramPacket(str.getBytes(),str.length(),
38                 InetAddress.getByName("localhost"),8954);
39         System.out.println("发送消息");
40         ds.send(dp);                     //发送数据
41         ds.close();                      //释放资源
42     }

运行结果

发送消息

等待接收数据
Hello World!from127.0.0.1:3000

解析：发送货物（数据）前，确定到货码头是否能接收。

         创建空间（数据容器）接收货物（数据），创建码头【DatagramSocket(8954)】并实时监听发货码头发货通道（端口），创建集装箱并将空间加入用于接收货物，一直等待接收货物，接收码头将货物填充到集装箱中，获取到货物信息（数据等信息）。

         发送货物需要建一个码头【DatagramSocket(3000)】，码头可指定发送通道即端口（也可以不指定发送通道），将要发送货物（数据）装进集装箱（DatagramPacket

）中，并指定发送到的码头名字（IP地址或主机名）及接收通道（端口），通过码头把集装箱发出去[send()]，腾出空间（close）。

 

三、TCP通信

      1、ServerSocket

       在开发TCP程序时，首先需要创建服务器端程序，其构造方法如下：

      ①ServerSocket（）

      使用该构造方法在创建ServerSocket对象时并没有绑定端口号，不能直接使用，还需要继续调用bind(SocketAddress endpoint)方法将其绑定到指定的端口上，才能正常使用。

      ②ServerSocket（int port）【最常用】

      使用用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上。

      ③ServerSocket（int port，int backlog）

      backlog 参数用于指定在服务器忙时，可以与之保持连接请求的等待客户数量，如果没有指定这个参数默认为50 。

      ④ServerSocket（int port，int backlog，InetAddress bindAddr）

      指定了相关的IP地址，适用于计算机上有多块网卡和多个IP的情况。

     

ServerSocket类中的常用方法
方法声明	功能描述
Socket accept()	该方法用于等待客户端的连接，在客户端连接之前一直处于阻塞状态，如果有客户端连接就会返回一个与之对应的Socket对象
InetAddress getInetAddress()	该方法用于返回一个InetAddress对象，该对象封装了ServerSocket绑定的IP地址
boolean isClosed()	该方法用于判断ServerSocket对象是否为关闭状态，如果是关闭状态则返回true，反之则返回false
void bind(SocketAddress endpoint)	该方法用于判断ServerSocket对象绑定到指定的IP地址和端口号，其中参数endpoint封装了IP地址和端口号。

      

     2、Socket

         Socket类常用构造方法：

         ①Socket（）

        使用该构造方法在创建Socket对象时，并没指定IP地址和端口号，创建对象后还需调用connect（SocketAddress endpoint）方法，才能完成与指定服务器的连接，参数endpoint封装了IP地址和端口号。

         ②Socket（String host,int port）

         使用该构造方法在创建Socket对象时，根据参数去连接在指定IP地址和端口上运行的服务器程序，其中参数host接收的一个字符类型的IP地址。

         ③Socket（InetAddress addres,int port）

         与第二个构造方法类似，参数address用于接收一个InetAddress类型的对象，该对象用于封装一个IP地址。

 

Socket类中的常用方法
方法声明	功能描述
int getPort()	该方法返回一个int类型对象，该对象时Socket对象与服务器端连接的端口号
InetAddress getLocalAddress()	该方法用于获取Socket对象绑定的本地IP地址，并将IP地址封装成InetAddress类型的对象返回
void close()	该方法用于关闭Socket连接，结束本次通信。在关闭Socket之前，应将于Socket相关的所有的输入与输出流全部关闭，这是因为一个良好的程序应该在执行完毕时释放所有的资源
IputStream getInputStream()	该方法返回一个InputStream类型的输入流对象，如果该对象是由服务器端的Socket返回，就用于读取客户端发送的数据，反之，用于读取服务器端发送的数据
OutputStream getOutputStream()	该方法返回一个OutputStream类型的输出流对象，如果该对象是由服务器端的Socket返回，就用于向客户端发送数据，反之，用于向服务器端发送数据

 

     3、简单的TCP网络程序

 1 import java.io.OutputStream;
 2 import java.net.ServerSocket;
 3 import java.net.Socket;
 4 
 5 public class Example4 {
 6     public static void main(String[] args) throws Exception {
 7         new TCPServer().listen();      //创建TCPServer对象，并调用listen（）方法
 8     }
 9 }
10 //TCP服务器端
11 class TCPServer{
12     private static final int PORT= 7788;//定义一个端口号
13 
14     public void listen() throws Exception{ //定义一个listen（）方法，抛出一个异常
15         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT);//创建ServerSocket对象
16         Socket client=serverSocket.accept();  //调用ServerSocket的accept（）方法接收数据
17         OutputStream os = client.getOutputStream(); //获取客户端的输出流
18         System.out.println("开始与客户端交换数据");
19         os.write(("Java欢迎你！").getBytes());
20         Thread.sleep(5000);      //模拟执行其他功能占用的时间
21         System.out.println("结束与客户端交互数据");
22         os.close();
23         client.close();
24     }
25 }

 

 1 import java.io.InputStream;
 2 import java.net.InetAddress;
 3 import java.net.Socket;
 4 
 5 public class Example5 {
 6     public static void main(String[] args) throws Exception{
 7         new TCPClient().connect();//创建TCPClient对象，并调用connect（）方法
 8     }
 9 }
10 //TCP客户端
11 class TCPClient{
12     private static final int PORT=7788;//服务端的端口号
13     public void connect() throws Exception{
14         //创建一个Socket并连接到给出地址和端口号的计算机
15         Socket client = new Socket(InetAddress.getLocalHost(),PORT);
16         InputStream is = client.getInputStream(); //得到接收数据的流
17         byte[] buf = new byte[1024];  //定义1024个字节数组的缓冲区
18         int len=is.read(buf);    //将数据读取到缓冲区中
19         System.out.println(new String(buf,0,len));  //将缓冲区中的数据输出
20         client.close();       //关闭Socket对象，释放资源
21     }
22 }

 

Example4 运行结果：
开始与客户端交换数据
结束与客户端交互数据

Example5 运行结果：
Java欢迎你！

 

  4、TCP案例——文件上传

      实现图片上传到服务器的功能。

 服务端程序：

 1 import java.io.File;
 2 import java.io.FileOutputStream;
 3 import java.io.InputStream;
 4 import java.io.OutputStream;
 5 import java.net.ServerSocket;
 6 import java.net.Socket;
 7 
 8 public class Example7 {
 9     public static void main(String[] args) throws Exception{
10         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10001);//创建ServerSocket对象
11         while (true){
12             //调用accept（）方法接收客户端请求，得到Socket对象
13             Socket s = serverSocket.accept();
14             //每当和客户端建立Socket连接后，单独开启一个线程处理和客户端的交互
15             new Thread(new ServerThread(s)).start();
16         }
17     }
18 }
19 class ServerThread implements Runnable{
20     private Socket socket ;     //持有一个Socket类型的属性
21     public ServerThread(Socket socket){   //构造方法中吧Socket对象作为实参传入
22         this.socket=socket;
23     }
24 
25     @Override
26     public void run() {
27         String ip = socket.getInetAddress().getHostAddress(); //获取客户端的IP地址
28         int count =1;        //上传图片个数
29         try{
30             InputStream in = socket.getInputStream();
31             //创建上传图片目录的File对象
32             File parentFile =new File("/Users/adims/Downloads/upload/");
33             if (!parentFile.exists()){  //如果不存在，就创建这个目录
34                 parentFile.mkdir();
35             }
36             //把客户端的IP地址作为上传出文件的文件名
37             File file = new File(parentFile,ip+"("+count+").jpeg");
38             while (file.exists()){
39                 //如果文件名存在，则把count++
40                 file=new File(parentFile,ip+"("+(count++)+").jpeg");
41             }
42             //创建FileOutputStream对象
43             FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
44             byte[] buf=new byte[1024];  //定义一个字节数组
45             int len=0;     //定义一个int类型的变量len，初始值为0
46             while ((len=in.read(buf))!=-1){   //循环读取数据
47                 fos.write(buf,0,len);
48             }
49             OutputStream out = socket.getOutputStream();  //获取服务端的输出流
50             out.write(("上传成功").getBytes());    //上传成功后向客户端写出"上传成功"
51             fos.close();                          //关闭输出流对象
52             socket.close();                       //关闭Socket对象
53         }catch (Exception e){
54               throw new RuntimeException(e);
55         }
56     }
57 }

客户端程序：

 1 import java.io.FileInputStream;
 2 import java.io.InputStream;
 3 import java.io.OutputStream;
 4 import java.net.InetAddress;
 5 import java.net.Socket;
 6 
 7 public class Example8 {
 8     public static void main(String[] args) throws Exception{
 9         Socket socket= new Socket(InetAddress.getLocalHost(),10001);  //创建客户端Socket对象，指定IP地址和端口号
10         OutputStream out= socket.getOutputStream();  //获取Socket的输出流对象
11         //创建FileInputStream对象
12         FileInputStream fis = new FileInputStream("/Users/adims/Downloads/WechatIMG1.jpeg");
13         byte[] buf =new byte[1024]; //定义一个字节数组
14         int len;       //定义一个int类型的变量len
15         while ((len=fis.read(buf))!=-1){    //循环读取数据
16             out.write(buf,0,len);
17         }
18         socket.shutdownOutput();      //关闭客户端输出流
19         InputStream in = socket.getInputStream();   //获取Socket的输入流对象
20         byte[] bufMsg = new byte[1024];    //定义一个字节数组
21         int num =in.read(bufMsg);          //接收服务端的信息
22         String Msg = new String(bufMsg,0,num);
23         System.out.println(Msg);
24         fis.close();                   //关闭输入流对象
25         socket.close();                //关闭Socket对象
26     }
27 }

需注意：shutdownOutput()方法非常重要，因为服务器端程序在while循环中读取客户端发送的数据，当读取到-1时才会结束循环，如果客户端不调用shutdownOutput（）方法关闭输出流，服务器端就不会读到-1，而会一直执行while循环，同时客户端服务器端的read（byte[]）方法也是一个阻塞方法，这样客户端与服务器端进入一个“死锁”状态。

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonDetaillierte Erläuterung der Verwendung der Java-Netzwerkprogrammierung. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!