一文带你学会Java网络编程

更新时间：2022年08月08日 08:31:39 作者：世界尽头与你

网络编程是指编写运行在多个设备（计算机）的程序，这些设备都通过网络连接起来。这篇文章将带大家深入了解一下Java的网络编程，需要的可以了解一下

1.java网络编程概述

网络编程是指编写运行在多个设备（计算机）的程序，这些设备都通过网络连接起来。

java.net 包中 J2SE 的 API 包含有类和接口，它们提供低层次的通信细节。你可以直接使用这些类和接口，来专注于解决问题，而不用关注通信细节。

java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：

TCP：TCP（英语：Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，TCP 层是位于 IP 层之上，应用层之下的中间层。TCP保障了两个应用程序之间的可靠通信。通常用于互联网协议，被称 TCP / IP。

UDP：UDP （英语：User Datagram Protocol，用户数据报协议），位于 OSI模型的传输层。一个无连接的协议。提供了应用程序之间要发送数据的数据报。由于UDP缺乏可靠性且属于无连接协议，所以应用程序通常必须容许一些丢失、错误或重复的数据包。

2.InetAddress类

这个类表示互联网协议(IP)地址。下面演示了 Socket 编程时比较有用的方法：

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

/**
 * InetAddress类演示
 */
public class InetAddressTest {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        // 获取本机的InetAddress对象：主机名 + IP地址
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(localHost);

        // 根据主机名获取InetAddress对象
        InetAddress host1 = InetAddress.getByName("Dahe-Windows11");
        System.out.println(host1);

        // 根据域名获取InetAddress对象
        InetAddress host2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println(host2);

        // 通过InetAddress对象获取对应的地址
        String hostAddress = host2.getHostAddress();
        System.out.println(hostAddress);

        // 通过InetAddress对象获取主机名或者域名
        String hostName = host2.getHostName();
        System.out.println(hostName);
    }
}

输出：

XXX-WindowsXX/192.168.0.1
XXX-WindowsXX/192.168.0.1
www.baidu.com/39.156.66.18
39.156.66.18
www.baidu.com

3.Socket 编程

套接字使用TCP提供了两台计算机之间的通信机制。客户端程序创建一个套接字，并尝试连接服务器的套接字。

当连接建立时，服务器会创建一个 Socket 对象。客户端和服务器现在可以通过对 Socket 对象的写入和读取来进行通信。

java.net.Socket 类代表一个套接字，并且 java.net.ServerSocket 类为服务器程序提供了一种来监听客户端，并与他们建立连接的机制。

以下步骤在两台计算机之间使用套接字建立TCP连接时会出现：

服务器实例化一个 ServerSocket 对象，表示通过服务器上的端口通信。
服务器调用 ServerSocket 类的 accept() 方法，该方法将一直等待，直到客户端连接到服务器上给定的端口。
服务器正在等待时，一个客户端实例化一个 Socket 对象，指定服务器名称和端口号来请求连接。
Socket 类的构造函数试图将客户端连接到指定的服务器和端口号。如果通信被建立，则在客户端创建一个 Socket对象能够与服务器进行通信。
在服务器端，accept() 方法返回服务器上一个新的 socket 引用，该 socket 连接到客户端的 socket。

连接建立后，通过使用 I/O 流在进行通信，每一个socket都有一个输出流和一个输入流，客户端的输出流连接到服务器端的输入流，而客户端的输入流连接到服务器端的输出流。

TCP 是一个双向的通信协议，因此数据可以通过两个数据流在同一时间发送

4.TCP编程

TCP字节流编程

我们来模拟一个服务端和客户端通信的过程：

服务端：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 服务端
 */
public class SocketServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 在本地的9999端口进行监听
        // 细节：需要确保9999端口处于空闲状态
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        // 没有客户端链接时，会阻塞，等待链接
        // 有客户端链接，则会返回一个Socket对象
        Socket socket = serverSocket.accept();
        // 通过输入流获取客户端发来的数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        // 读取内容
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLne = 0;
        while ((readLne = inputStream.read(buf)) != -1) {
            System.out.println(new String(buf, 0, readLne));
        }
        // 关闭资源
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客户端：

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

/**
 * 客户端
 */
public class SocketClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 链接服务端，由于是测试程序，直接获取本机的地址即可
        // 链接本机的9999端口，链接成功会返回一个Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        // 创建流向服务器端发送数据
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("Hello Server".getBytes());
        // 关闭输出流对象和socket
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客户端退出！");
    }
}

同时运行服务端和客户端，该示例代码，客户端会向服务端发送一个流信息：Hello Server

接下来，我们来看一个更为复杂的例子：实现客户端和服务端的双通信

服务端：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 服务端
 */
public class SocketServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 在本地的9999端口进行监听
        // 细节：需要确保9999端口处于空闲状态
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        // 没有客户端链接时，会阻塞，等待链接
        // 有客户端链接，则会返回一个Socket对象
        Socket socket = serverSocket.accept();
        // 通过输入流获取客户端发来的数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        // 读取内容
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLne = 0;
        while ((readLne = inputStream.read(buf)) != -1) {
            System.out.println(new String(buf, 0, readLne));
        }
        // 向客户端回送消息
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("hello,client".getBytes());
        // 设置结束标记
        socket.shutdownOutput();
        // 关闭资源
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客户端：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

/**
 * 客户端
 */
public class SocketClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 链接服务端，由于是测试程序，直接获取本机的地址即可
        // 链接本机的9999端口，链接成功会返回一个Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        // 创建流向服务器端发送数据
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("Hello Server".getBytes());
        // 设置结束标记
        socket.shutdownOutput();
        // 获取服务端的回送数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLen = 0;
        while ((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {
            System.out.println(new String(buf, 0, readLen));
        }
        // 关闭输出流对象和socket
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客户端退出！");
    }
}

需要注意：双端通信需要设置结束标记，否则会相互等待，陷入僵持

TCP字符流编程

字符流编程，需要使用转换流的技术

直接上代码：

客户端：

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

/**
 * 基于字符流的TCP编程
 * 客户端
 */

public class CharacterSocketClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 链接服务端，由于是测试程序，直接获取本机的地址即可
        // 链接本机的9999端口，链接成功会返回一个Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        // 创建流向服务器端发送数据
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        // 使用IO转换流
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bw.write("hello,server 字符流");
        // 插入换行符，表示写入的内容结束
        bw.newLine();
        // 使用字符流，必须手动刷新，否则数据将不会写入通道
        bw.flush();
        // 设置结束标记
        socket.shutdownOutput();
        // 获取服务端的回送数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = br.readLine();
        System.out.println(s);
        // 关闭输出流对象和socket
        br.close();
        bw.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客户端退出！");
    }
}

服务端：

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 基于字符流的TCP编程
 * 服务端
 */

public class CharacterSocketServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 在本地的9999端口进行监听
        // 细节：需要确保9999端口处于空闲状态
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        // 没有客户端链接时，会阻塞，等待链接
        // 有客户端链接，则会返回一个Socket对象
        Socket socket = serverSocket.accept();
        // 通过输入流获取客户端发来的数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        // IO转换流
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        // 必须使用readLine方式来读
        String s = br.readLine();
        System.out.println(s);
        // 向客户端回送消息
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bw.write("Hello,Client 字符流");
        bw.newLine();
        bw.flush();
        // 关闭资源
        br.close();
        bw.close();
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

5.网络上传文件

服务端代码：

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 文件上传，服务端
 */
public class TCPFileUploadServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        Socket socket = serverSocket.accept();
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);
        String destFilePath = "networkprogramming\\tcp\\color.jpg";
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFilePath));
        bos.write(bytes);
        bos.close();
        // 关闭资源
        bis.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客户端代码：

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

/**
 * 文件上传，客户端
 */
public class TCPFileUploadClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
        // 创建读取磁盘文件的输入流
        String filePath = "D:\\color.jpg";
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filePath));
        // 此时的bytes就是文件的字节内容
        byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);
        // 通过socket获取到输出流，将bytes数据发送给服务端
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        bos.write(bytes);
        bis.close();
        // 写入数据结束标记
        socket.shutdownOutput();
        // 关闭资源
        bos.close();
        socket.close();
    }
}

6.TCP文件下载

客户端代码：

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

/**
 * TCP文件下载客户端
 */
public class TCPFileDownloadClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入下载文件名：");
        String downloadFileName = scanner.next();
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write(downloadFileName.getBytes());
        // 设置写入结束标志
        socket.shutdownOutput();
        // 接受服务器返回的文件字节数组
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);
        // 将文件写入磁盘
        String filePath = "D:\\" + downloadFileName + ".jpg";
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(filePath));
        bos.write(bytes);
        bos.close();
        socket.close();
        outputStream.close();
        bis.close();
    }
}

服务端代码：

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * TCP文件下载服务端
 */
public class TCPFileDownloadServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        Socket socket = serverSocket.accept();
        // 读取客户端发送的要下载的文件名称
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] b = new byte[1024];
        int len = 0;
        // 客户端要下载的文件名
        String downloadFileName = "";
        while ((len = inputStream.read(b)) != -1) {
            downloadFileName += new String(b, 0, len);
        }

        // 提供给客户端下载的实际文件名
        String resFileName = "";
        if ("color".equals(downloadFileName)) {
            resFileName = "networkprogramming\\tcp\\color.jpg";
        } else {
            resFileName = "networkprogramming\\tcp\\fish.jpg";
        }

        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(resFileName));
        // 使用工具类将文件保存到一个字节数组中
        byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        // 写入到数据通道，返回给客户端
        bos.write(bytes);
        socket.shutdownOutput();
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

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