看了这篇网络编程，就可以和面试官聊聊了

Simon郎
294 阅读9分钟

网络编程

1、网络编程的基本概念
2、IP地址及端口号
3、通信协议
4、TCP通信代码实践
    4.1消息传递
    4.2文件上传
5、UDP通信代码
    5.1 UDP实现消息发送
    5.2 使用UDP循环发送和接收消息
    5.3使用UDP实现聊天

1、网络编程的基本概念

引例

在学习网络编程之前，我们先看这样一个例子。一般处于我们这个年龄段的同学，大都经历过写信/寄信的经历，在写信的时候，我们一般都需要明确发送的地址、联系人信息以及所在地区的邮编，邮递员可以根据这上面的信息找到接收信件的人，接收人在阅读过信件的内容后可以以同样的方式回信，这样就使得身处异地的朋友间可以进行通信。

在这种情况下，身处异地的朋友如果要进行通信，必须同时满足以下条件

1.接收人的所在地区及详细的住址

2.需要有快递员接收并发送

慢慢的，随着科技的发展，我们有手机通信、QQ聊天和微信聊天等多种通信方式，采用这些方式我们可以更便捷的进行通信，但是无论是那种方式，通信过程中总是需要这样两个元素：地址及传输过程。

在网络通信中，这两个元素可以使用更专业的名词来代替：

1、IP地址和端口号

IP地址可以帮助我们找到通信的接收方，端口号则可以帮助我们找到计算机中的具体应用，如QQ、微信等

2、传输协议

协议是为了帮助我们更好的进行传输，如TCP、UDP、FTP、SMTP和HTTP协议等

2、IP地址及端口号

IP地址是互联网协议地址，它是一种统一的地址格式，互联网中的每一台主机都会有一个逻辑地址。在计算机网络中，localhost（意为“本地主机”，指“这台计算机”）是给回的一个标准主机名，相对应的IP地址为127.0.0.1

通过IP地址，我们就可以连接到指定的计算机了，但是如果要访问目标计算机中的某个应用程序，还需要知道端口号。在计算中，不同的应用程序就是通过端口号来进行区分的。

在网络编程中，可以使用InetAddress进行主机名解析和反向解析，即给定确定的主机名，返回确定的IP地址；给定IP地址，返回主机名

localhost解析为127.0.0.1

127.0.0.1反向解析为localhost

NOTE：不同协议的端口是可以重复的，如UDP和TCP

端口的查询操作

netstat -ano #查看所有的端口
netstat -ano | findstr "XXX" # 查看指定的端口

3、通信协议

IP地址及端口号解决了通信过程中的地址问题，但是在计算机中，我们还要解决如何通信问题，所谓通信就是计算机间如何交流，而通信协议就是将计算机双方遵循的一种规则和约定(如同普通话、英语)，它可以通过通信信道将处于不同地理位置的设备连接起来，能够实现信息的交换和资源共享。

在计算机网络中，常用的协议就是TCP/IP,它是协议簇，由多个子协议组成了，如我们常见的TCP、IP、UDP、ARP等，我们主要讲解网络编程中常用的TCP、UDP和IP

  • TCP

TCP协议是一种传输协议，面向连接、可靠的、基于字节流的传输层通信协议

  • UDP

UDP是一种无连接的传输协议，无需建立连接就可以发送数据包

  • IP

IP协议整个TCP/IP协议族的核心，对上可载送传输层各种协议的信息，例如TCP、UDP等；对下可将IP信息包放到链路层，通过以太网等各种技术来传送。

TCP和UDP对比

TCP可以类比于打电话，它具有以下特点

  • 在数据传输前，需要建立连接(三次握手)，所以连接稳定可靠
  • 有客户端、服务端的概念，客户端发送，服务端接收
  • 传输完成后，会释放连接(四次挥手)

UDP可以类比于发短信，它具有以下特点

  • 数据传输前，不需要建立连接，所以不可靠，不稳定
  • 客户端和服务端没有明确界限，客户端和服务端都可以进行收/发
  • 不需要建立连接，所以速度较快

4、TCP通信代码实践

TCP网络编程需要以下Java类

InetAddress:表示IP协议的地址，可以解析IP地址和主机名

Socket:实现客户端的套接字，建立连接，套接字就是两台机器间通讯的端点

ServerSocket:实现服务端的套接字

4.1消息传递

客户端

1.拿到服务端的地址及端口，InetAddress

2.建立Socket连接

3.发送消息

public class TcpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket=null;
        OutputStream os=null;
        try {
            //1、得到服务端的地址,端口号
            InetAddress inetAddress=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port=9898;
            //2、建立Socket连接
          socket=new Socket(inetAddress,port);
            //3、发送消息
            os=socket.getOutputStream();
            os.write("hello,Simon".getBytes());
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭资源
           os.close();
           socket.close();
        } 
    }
}

服务端

1.用ServerSocket设置自己的端口号

2.等待连接，Socket

2.1:可以等待一次连接，接收到消息后关闭

2.2：等待多次连接，用while(true)把等待连接的方法包裹起来，重复接收消息

3、获取发送端的消息

public class TcpServer {
    public static void  main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket=null;
        Socket socket=null;
        InputStream is=null;
        ByteArrayOutputStream baos=null;
        try {
            //1、设置自己的端口号
            serverSocket=new ServerSocket(9898);
            //2、等待客户端的连接
            socket=serverSocket.accept();
            //3、读取客户端的消息
            is=socket.getInputStream();
            baos=new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer=new byte[1024];
            int len;
            while ((len=is.read(buffer))!=-1){
                baos.write(buffer,0,len);
            }
            System.out.print(baos.toString());

        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            baos.close();
            is.close();
            socket.close();
            serverSocket.close();
        }
    }
}

4.2文件上传

客户端

1.创建一个连接

2.创建一个字节输出流用于通信

创建一个文件输入流用于接收文件，然后将接收后的文件给字节输出流用于通信

3.输出结束后，调用shutdownInput方法通知服务端已经发送完毕

4.关闭连接资源

public class TcpFileClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //1、创建连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9987);
        //2、定义一个输出流用于通信
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("simon.png"));
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
            os.write(buffer, 0, len);
        }
        //3、通知服务器，我已经结束了
        socket.shutdownOutput();

        //确定服务器接收完毕，才可以断开连接，这一段代码主要是接收服务端发出的结束信息
       InputStream inputStream= socket.getInputStream();
        byte[] buffer2=new byte[1024];
        ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream();
        int len2;
        while ((len2=inputStream.read(buffer2))!=-1){
            baos.write(buffer2,0,len2);
        }
        System.out.print(baos.toString());
        //关闭连接
        baos.close();
        inputStream.close();
        os.close();
        fis.close();
        socket.close();

    }
}

服务端

1.创建一个连接用于等待客户端的接入

2.创建一个输入流

创建一个文件输出流，将输入流输出

3.关闭资源

public class TcpFileServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //设置端口号
        ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(9987);
        //等待连接
        Socket socket=serverSocket.accept();
        //获取输入流
        InputStream is=socket.getInputStream();
        //文件输出
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream(new File("snow.png"));
        byte[] buffer=new byte[1024];
        int len;
        while ((len=is.read(buffer))!=-1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }
        //通知客户端接收完毕
        OutputStream os=socket.getOutputStream();
        os.write("我已经接收结束，你可以断开了".getBytes());

        //关闭资源
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

5、UDP通信代码

UDP不需要连接，但是需要知道对方的地址和端口号，主要用到了以下Java类

DatagramPacket：表示数据包，用于实现无连接分组传送服务

DatagramSocket：表示用于发送和接收数据报的套接字

UDP是不存在客户端和服务端的概念，但是为了编程模拟方便，我们假定存在客户端和服务端

5.1 UDP实现消息发送

客户端

  • 建立连接
  • 创建数据包
  • 发送数据包
public class UdpClientDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1、建立连接(这个端口号是客户端的)
        DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket(9888);
        //2、建立数据包
        String msg="hello,Simon";
        InetAddress inetAddress=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        //数据，数据的起始位置，要发送的地址与端口号
        DatagramPacket datagramPacket=new DatagramPacket(msg.getBytes(),0,msg.getBytes().length,inetAddress,9887);
        //3、发送数据包
        datagramSocket.send(datagramPacket);
        //4、关闭数据流
        datagramSocket.close();

    }
}

服务端

  • 建立连接
  • 接收数据
public class UdpServerDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //建立连接,开放的端口
        DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket(9887);
        //接收数据包
        byte[] buffer=new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket=new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
        datagramSocket.receive(datagramPacket);
        //打印数据包信息
        System.out.println(datagramPacket.getAddress());
        System.out.println(datagramPacket.getPort());
        System.out.println(new String(datagramPacket.getData()));
        //关闭连接
        datagramSocket.close();
    }

5.2 使用UDP循环发送和接收消息

使用while(true)方法将客户端中的发送数据和接收数据包裹起来，只要当他们满足一定的条件时(如输入的字符串为"bye")，退出即可。这样就可以达到循环发送和接收消息。

客户端

public class UdpSend {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1、建立连接
        DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket(9888);
        //2、创建数据包，从键盘输入
        InetAddress inetAddress=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        int port=9887;
        BufferedReader bufferedReader=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        while (true){
            String s=bufferedReader.readLine();
            DatagramPacket datagramPacket=new DatagramPacket(s.getBytes(),0,s.getBytes().length,inetAddress,9887);
            //3、发送数据
            datagramSocket.send(datagramPacket);
            if(s.equals("bye")){
                break;
            }
        }
        //4、关闭数据
        datagramSocket.close();
        }
}

服务端

public class UdpReceive{
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1、建立连接
        DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket(9887);
        while (true){
           //2、接收数据包
           byte[] buffer=new byte[1024];
            DatagramPacket datagramPacket=new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
            datagramSocket.receive(datagramPacket);
            //3、断开连接
            byte[] data=datagramPacket.getData();
            String receiveData=new String(data,0,data.length);
            System.out.println(receiveData);
            if(receiveData.equals("bye")){
                break;
            }
        }
        datagramSocket.close();
    }
}

5.3使用UDP实现聊天

使用UDP实现聊天，则客户端和服务端(其实不存在客户端和服务端的概念)既需要接收信息也需要发送消息，这就需要多线程的支持了。

我们首先构造两个接收类和发送的线程类，然后构造俩个用户类进行通信。

发送类

public class TalkSend implements Runnable {
    DatagramSocket datagramSocket = null;
    BufferedReader bufferedReader = null;

    private int fromPort;
    private int toPort;
    private String toIp;

    public TalkSend(int fromPort,int toPort,String toIp){
        this.fromPort=fromPort;
        this.toPort=toPort;
        this.toIp=toIp;

        //1、建立连接
        try {
            datagramSocket = new DatagramSocket(fromPort);
            //2、创建数据包，从键盘输入
            bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                String s = bufferedReader.readLine();
                DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(s.getBytes(), 0, s.getBytes().length, new InetSocketAddress(toIp,toPort));
                //3、发送数据
                datagramSocket.send(datagramPacket);
                if (s.equals("bye")) {
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
        //4、关闭数据
        datagramSocket.close();
    }
}

接收类

public class TalkReceive implements Runnable{
    DatagramSocket datagramSocket=null;
    private int port;
    private String msgFrom;

    public TalkReceive(int port,String msgFrom)  {
        this.port=port;
        this.msgFrom=msgFrom;

        //1、建立连接
        try {
            datagramSocket=new DatagramSocket(port);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }



    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                //2、接收数据包
                byte[] buffer=new byte[1024];
                DatagramPacket datagramPacket=new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
                datagramSocket.receive(datagramPacket);
                //3、断开连接
                byte[] data=datagramPacket.getData();
                String receiveData=new String(data,0,data.length);
                System.out.println(msgFrom+": "+receiveData);
                if(receiveData.equals("bye")){
                    break;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        datagramSocket.close();
    }
}

用户类1

public class TalkStudent {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new TalkSend(7777,9999,"localhost")).start();
        new Thread(new TalkReceive(8888,"小包")).start();
    }
}

用户类2

public class TalkTeacher {
    public static void main(String[] args){
        new Thread(new TalkSend(5555,8888,"localhost")).start();
        new Thread(new TalkReceive(9999,"小郎")).start();
    }
}
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