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Java：TCP/UDP网络编程

news 2025/8/29 5:41:02

目录

一、前言

1、计算机网络

2、软件结构

3、通信三要素

二、TCP和UDP简单介绍

TCP的三次握手四次挥手

三、TCP网络编程

1、通信流程

2、构造方法

3、基础案例

4、多线程反转案例

5、传输对象

四、UDP网络编程

一、前言

        网络编程的历史可以追溯到20世纪60年代，当时美国国防部高级研究计划局(ARPA)开发了ARPANET，这是互联网的前身。1983年，TCP/IP协议成为ARPANET的标准协议，奠定了现代互联网的基础

        Java的网络编程能力让开发者能够轻松构建客户端和服务器端应用程序，这也是Java在企业级应用中广泛使用的重要原因之一

        

        网络编程作用就是：

        通过编程的方式，使得计算机网络中不同计算机上的应用程序间能够进行数据的传输

1、计算机网络

        最简单的计算机网络：

        两台计算机，连接它们的一条链路

所以计算机网络其实就是

利用通信线路将分散在各个不同地方的、具有独立计算功能的计算机系统和通信设备

按照不同的形式连接起来

以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统

2、软件结构

常见的主要有 C/S 和 B/S

Client / Server ：

        客户端 / 服务器 的软件结构

        eg：QQ、微信、等各种软件，只要是我们下载安装的并且和服务器通信的

        都属于 C/S 软件结构

Browser / Server ：

        浏览器 / 服务器 的软件结构

        eg：淘宝网、凤凰网、4399等，只要是使用浏览器并且和服务器通信的

        都属于 B/S 软件结构

C/S 和 B/S 对比：

1、CS图形表现及运行速度 > BS

2、CS需要客户端，不能跨平台，不同的操作系统安装包不一样

      BS不需要客服端，只要浏览器即可，BS基于网页语言，与操作系统无关，可以跨平台

3、通信三要素

  • IP地址：

域名：本质上也是ip，只是为了让ip更好记忆

           就是那些 www.xxx.com 网址

  • 端口：

端口号可以用来标识计算机中唯一的那个应用程序

一台计算机中的应用的端口号不能重复

常见端口号：

  •         80端口：前端的静态服务器
  •                 网页服务一般都是80端口
  •                 所以80可以省略
  •         BS架构的默认端口号是80，可以省略
  •         HTTP占用80
  •         FTP占用21 文件传输服务
  •         MySQL用3306
  •         oracle启动后默认占用端口号1521
  •         redis启动后默认占用端口号6379
  •         tomcat启动后默认占用端口号8080

  • 协议：

计算机与计算机通过网络进行数据和信息交换的时候

也要使用同样的“语言”，这个语言被称为网络通讯协议。

通信双方必须同时遵守才能完成数据交换，常见的协议有UDP协议和TCP协议

接下来进入本篇文章重点：

二、TCP和UDP简单介绍

完整的通信过程比较复杂

不过JavaAPI帮我们进行了细节的封装

给我们提供了类和接口直接使用

十分便利

java.net包 对这两种常见的通信协议进行了封装

UDP（不常用）
            传输层协议
            无连接通信协议

            在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立连接，也不能保证对方能成功接收
            优点：
                通信效率高
            缺点：
                不能保证数据传输的成功率和完整性

        

TCP（重点）
            传输层协议

            面向连接
            优点：可靠的，无差错的
            缺点：效率低

            针对客户端和服务器，都进行了抽象：
                客户端：java.net.Socket
                服务器：java.net.ServerSocket

TCP的三次握手四次挥手

三次握手（建立连接）：

  1. 客户端向服务端发送连接请求
  2. 服务端收到请求后向客户端发送确认
  3. 客户端收到服务端发来的确认信息后，向服务端发送确认收到的信息

四次挥手（断开连接）：

  1. 客户端向服务端发送断开请求
  2. 服务端收到断开请求后，向客户端发送确认信息
  3. 服务端处理完剩余数据后，向客户端发送断开请求
  4. 客户端收到服务端的断开请求后，向服务端发送确认断开信息，然后客户端进入TIME_WAIT状态开始等待，等待2MSL时间后确保连接断开（服务端无需等待直接关闭）

三、TCP网络编程

  • java.net.ServerSocket 类表示服务端
  • java.net.Socket 类表示客户端

1、通信流程

服务器端：

  • 创建ServerSocket（需要绑定端口号，方便客户连接）
  • 调用ServerSocket对象的 accept() 方法接收一个客户端请求，得到一个Socket
  • 调用Socket的 getInputStream() 和 getOutputStream() 方法获取和客户端相连的IO流

输入流读取客户端发来的数据

输出流发送数据到客户端

  • 操作完成，关闭资源

客户端：

  • 创建Socket连接服务端（需指定服务器ip地址、端口），找对应的服务器进 行连接
  • 调用Socket的 getInputStream() 和 getOutputStream() 方法获取和服务端相连的 IO流

输入流可以读取服务端输出流写出的数据

输出流可以写出数据到服务端的输入流

  • 操作完成，关闭资源

整个过程中

服务器不能主动连接客户端

必须等客户端先发起连接

2、构造方法

Socket socket2 = new Socket(InetAddress.getByName("www.baidu.com"), 80);Socket socket = new Socket("www.baidu.com", 80);

3、基础案例

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;public class TestSocket {public static void main(String[] args) throws IOException {String ip = "127.0.0.1";int port = 8888;Socket socket = new Socket(ip, port);System.out.println("成功连接：" + socket);InputStream is = socket.getInputStream();OutputStream os = socket.getOutputStream();//传输数据给服务器os.write("hello server,我是客户端".getBytes());// 刷新缓冲区os.flush();byte[] bytes = new byte[1024];int len = is.read(bytes);System.out.println("服务器说：" + new String(bytes, 0, len));os.close();is.close();socket.close();}
}import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class TestServerSocket {public static void main(String[] args) throws IOException {int port = 8888;ServerSocket server = new ServerSocket(port);System.out.println("服务器启动成功，等待客户端连接，端口：" + port);System.out.println("server:" + server);// 等待客户端连接，这里终端会阻塞Socket socket = server.accept();System.out.println("socket:" + socket);InputStream is = socket.getInputStream();OutputStream os = socket.getOutputStream();byte[] bytes = new byte[1024];int len = is.read(bytes);System.out.println("客户端说：" + new String(bytes, 0, len));os.write("hello client,我是服务器".getBytes());os.flush();os.close();is.close();socket.close();server.close();}
}

4、多线程反转案例

import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class MyServerSocket {public static void main(String[] args) {int port = 8989;try {ServerSocket server = new ServerSocket(port);while(true){Socket socket  = server.accept();Thread t = new Thread(new Runnable() {public void run() {try {InputStream is = socket.getInputStream();OutputStream os = socket.getOutputStream();byte[] buffer = new byte[1024];int len;while((len = is.read(buffer)) != -1){String msg = new String(buffer, 0, len);System.out.println("客户端说：" + msg);if(msg.equals("quit")){break;}// 反转字符串String reverse = new StringBuffer(msg).reverse().toString();os.write(reverse.getBytes());os.flush();}socket.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}});t.start();}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;public class MySocket {public static void main(String[] args) {try {Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8989);Scanner sc = new Scanner(System.in);OutputStream os = socket.getOutputStream();InputStream is = socket.getInputStream();System.out.println("请输入聊天信息，输入quit退出：");while (true) {String str = sc.nextLine();if(str.equals("quit")){os.write(str.getBytes());os.flush();break;}os.write(str.getBytes());os.flush();byte[] bytes = new byte[1024];int len = is.read(bytes);System.out.println("反转后的信息：" + new String(bytes, 0, len));}is.close();os.close();socket.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

5、传输对象

基础类：

import java.io.Serializable;public class Teacher implements Serializable{private String name;private int age;private double salary;public Teacher(String name, int age, double salary) {this.name = name;this.age = age;this.salary = salary;}public String getName() {return name;}public int getAge() {return age;}public double getSalary() {return salary;}@Overridepublic String toString() {return "Teacher [name=" + name + ", age=" + age + ", salary=" + salary + "]";}
}

客户端：

import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;public class MySocket {public static void main(String[] args) {try {Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8002);Scanner sc = new Scanner(System.in);ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());ObjectInputStream is = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());System.out.println("请输入老师信息（格式：姓名-年龄-工资），输入quit结束：");while(true){String msg = sc.next();if(msg.equals("quit")){os.writeObject(null);os.flush();break;}String[] parts = msg.split("-");if(parts.length == 3){Teacher t = new Teacher(parts[0],Integer.parseInt(parts[1]), Double.parseDouble(parts[2]));os.writeObject(t);os.flush();}else{System.out.println("输入格式错误");}}String response = (String) is.readObject();System.out.println("服务端回复：" + response);os.close();is.close();socket.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

服务端：

import java.io.FileWriter;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Writer;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class MyServerSocket {public static void main(String[] args) {int port = 8002;try {ServerSocket server = new ServerSocket(port);Socket socket = server.accept();ObjectInputStream is = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());List<Teacher> teachers = new ArrayList<>();Teacher t;while((t = (Teacher)is.readObject()) != null){teachers.add(t);}Writer writer = new FileWriter("day30/homework/T1/teacher.txt");for(Teacher teacher : teachers){writer.write(teacher.toString());writer.write("\n");}os.writeObject("ok");writer.flush();writer.close();os.close();is.close();socket.close();server.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

四、UDP网络编程

java.net.DatagramSocket 和 java.net.DatagramPacket

是UDP编程中使用到的两个类，客户端和服务器端都使用这两个类

  • java.net.DatagramSocket 负责接收和发送数据
  • java.net.DatagramPacket 负责封装要发送的数据和接收到的数据

简单写一下了解即可：

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class TestSocket {public static void main(String[] args) {String ip = "127.0.0.1";int port = 8888;DatagramSocket socket = null;DatagramPacket packet = null;try {socket = new DatagramSocket();byte[] buff = "hello server".getBytes();packet = new DatagramPacket(buff,0,buff.length,InetAddress.getByName(ip),port);socket.send(packet);System.out.println("客户端发送成功");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}finally{if(socket != null){socket.close();}}}
}import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;public class TestServerSocket {public static void main(String[] args) {byte[] buff = new byte[1024];int port = 8888;DatagramSocket socket = null;DatagramPacket packet = null;try {socket = new DatagramSocket(port);packet = new DatagramPacket(buff, 0 , buff.length);socket.receive(packet);System.out.println("客户端说：" + new String(buff, 0, packet.getLength()));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}finally{if(socket != null){socket.close();}}}
}

http://www.dtcms.com/a/354648.html

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