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Javaネットワークプログラミングの使い方を詳しく解説

零下一度
零下一度オリジナル
2017-06-30 09:57:241746ブラウズ

①MAC : MAC (Media Access Control または Medium Access Control) アドレス。メディア アクセス制御を意味し、物理アドレスまたはハードウェア アドレスとも呼ばれ、ネットワーク デバイスの位置を定義するために使用されます。 OSI モデルでは、3 番目のネットワーク層が IP アドレスを担当し、2 番目のデータリンク層が MAC アドレスを担当します。したがって、ホストには MAC アドレスがあり、各ネットワーク アドレスには固有の IP アドレスが割り当てられます。

②IPアドレス:IPアドレスの略で、インターネットプロトコルアドレス(Internet Protocol Address、インターネットプロトコルアドレスとも訳されます)を指します。 IP アドレスは、IP プロトコルによって提供される統一されたアドレス形式であり、物理アドレスの違いを防ぐために、インターネット上のすべてのネットワークおよびすべてのホストに論理アドレスを割り当てます。 IP プロキシ ソフトウェアはまだいくつかありますが、そのほとんどは有料です。
TCP/IPネットワークモード
アプリケーション層HTTP、FTP、DNSなどなどTCP、UDPIP、ICMP、IGMPなどドライバ、インターフェースなど

トランスポート層

ネットワーク層

チェーンソー層

③ポート: デバイスと外部世界との間の通信の出口と考えることができます。
ポート番号は 2 バイト (16 ビット 2 進数) で表され、値の範囲は 0 ~ 65 535 で、このうち 0 ~ 1023 のポート番号は、次のよく知られたネットワーク サービスとアプリケーション、ユーザーに使用されます。一般的なアプリケーションでは、1024 を超えるポート番号を使用する必要があります。ポートは、物理ポートと論理ポート (ソフトウェア アプリケーションの数値識別) に分けられます。

④TCP(Transmission Control Protocol)プロトコルとUDP(User Datagram Protocol)プロトコルはトランスポート層プロトコルです。

TCP プロトコルは、IP 環境で信頼性の高いデータ伝送を提供する接続指向の通信プロトコルであり、提供されるサービスには、データ ストリーム伝送、信頼性、効果的なフロー制御、全二重動作、多重化が含まれます。接続指向のエンドツーエンドの信頼性の高いパケットを介して配信されます。平たく言えば、送信されるデータ用に接続されたチャネルを事前に開いてから、データを送信します

UDP は無線通信プロトコルであり、IP の信頼性、フロー制御、エラー回復機能は提供しません。

2. 共通 InetAddress クラスの共通メソッドの例:
 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 }

実行結果:

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 通信 1. DatagramP acket

このクラスは次のようになりますコンテナ作成時 送信側と受信側の DatagramPacket オブジェクトの構築方法は異なりますが、受信側のコンストラクターは受信したデータを格納するためのバイト配列を受け取るだけで済みます。送信データを格納するバイトも配列に送信 IP アドレスとポート番号を指定する必要があります。

DatagramPacket構築方法:

①DatagramPacket(byte[] buf, int length)

DatagramPacketオブジェクト作成時に、カプセル化されたデータのバイト配列とデータサイズを指定します。

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

DatagramPacket オブジェクト作成時に送信側に使用される、カプセル化されたデータのバイト配列、データサイズ、データパケットのターゲット IP アドレス。 (addr) とポート番号 (port) を指定します。 R ③ DataGrampacket (byte [] buf, int office, int length)

を受信端末に使用し、DataGrampacket オブジェクトを作成し、カプセル化データのバイト配列、データサイズ、開始位置を指定します。 offset パラメータは、受信データが buf バッファ配列に配置されるときにオフセットで開始することを指定するために使用されます。 R ④ DataGrampacket (byte [] buf, int office, int length, INETADDDRESS Addr, INT PORT)

DataGrampacket オブジェクト作成時に、パッケージングデータのバイト配列配列、データパケットのデータサイズ、ターゲットIPデータ パケット、アドレス (addr) およびポート番号 (port)。 offset パラメータは、データを送信するオフセット、つまりオフセット位置からデータを送信し始めることを指定するために使用されます。

メソッド

メソッド宣言
関数の説明
InetAddress () このメソッドは、送信者の DatagramPacket オブジェクトの場合、送信者または受信者の IP アドレスを返すために使用されます。それ以外の場合は、送信側の IP アドレスを返します。
int getPort() の場合、このメソッドは送信側または受信側のポート番号を返すために使用されます。送信側が DatagramPacket オブジェクトの場合は受信側のポート番号を返し、それ以外の場合は送信側のポート番号を返します
byte[] getData() このメソッドは、データを返すために使用されます。送信側の DatagramPacket オブジェクトの場合は、送信するデータを返します。それ以外の場合は、受信したデータを返します
int getLength() このメソッドは、データの長さを返すために使用されます。送信側のDatagramPacketオブジェクトの場合は、送信するデータの長さを返します

2. DatagramSocket

DatagramSocket はドックに似ており、インスタンス オブジェクトは DatagramPacket データ パケットを送信および受信できます。送信側と受信側の DatagramSocket オブジェクトを作成するときに使用される構築方法が異なります。

DatagramSocket 構築方法:

①DatagramSocket()

送信側で DatagramSocket オブジェクトを作成する場合、オブジェクト作成時にポート番号を指定しません。このとき、システムは指定されていないポート番号を割り当てます。他のネットワーク プログラムによって使用されます。

②DatagramSocket (int port)

このメソッドは、受信側で DatagramSocket オブジェクトを作成することができ、送信側でも DatagramSocket オブジェクトを作成できます 受信側で DatagramSocket オブジェクトを作成する場合は、必ず指定する必要があります。ポート番号を指定すると、指定したポートを監視できます。

③DatagramSocket (int port, InetAddress addr)

DatagramSocket でこの構築方法を使用する場合、ポート番号を指定するだけでなく、関連する IP アドレスも指定します。この状況は、複数のネットワーク カードがある状況に適しています。コンピューティングにおいて。

メソッド
メソッド宣言 関数の説明
void Packet p) このメソッドは、受信したデータを DatagramPacket パケットに埋めるために使用され、データが格納されるまでブロックされます。このメソッドは、データ パケットを受信した場合にのみ返されます。
void send(DatagramPacket p) このメソッドは、DatagramPacket データ パケットを送信するために使用され、送信されるデータ、データの長さ、リモート ホストの IP アドレスとポート番号が含まれています
void close () 現在のソケットを閉じ、このソケットに予約されているリソースを解放するようにドライバーに通知します。

     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。

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