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网络编程——TCP协议和通信

时间:2018-08-13 20:55:47      阅读:174      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:ntp   重要   jdk   mkdir   服务器ip   shutdown   rom   cps   就会   

第1章 TCP通信

TCP通信同UDP通信一样,都能实现两台计算机之间的通信,通信的两端都需要创建socket对象。

区别在于,UDP中只有发送端和接收端,不区分客户端与服务器端,计算机之间可以任意地发送数据。

TCP通信是严格区分客户端与服务器端的,在通信时,必须先由客户端去连接服务器端才能实现通信,服务器端不可以主动连接客户端,并且服务器端程序需要事先启动,等待客户端的连接。

JDK中提供了两个类用于实现TCP程序,一个是ServerSocket类,用于表示服务器端,一个是Socket类,用于表示客户端

通信时,首先创建代表服务器端的ServerSocket对象,该对象相当于开启一个服务,并等待客户端的连接,然后创建代表客户端的Socket对象向服务器端发出连接请求,服务器端响应请求,两者建立连接开始通信。

客户端Socket类向服务器的ServerSocket类请求连接,实现了数据同路连接,连接同路中,有一个对象建立完毕,这个对象就是IO流对象(字节流)

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1.1 ServerSocket

通过前面的学习知道,在开发TCP程序时,首先需要创建服务器端程序。JDKjava.net包中提供了一个ServerSocket类,该类的实例对象可以实现一个服务器段的程序。通过查阅API文档可知,ServerSocket类提供了多种构造方法,接下来就对ServerSocket的构造方法进行逐一地讲解。

 

使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(参数port就是端口号)。

接下来学习一下ServerSocket的常用方法,如表所示。

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ServerSocket对象负责监听某台计算机的某个端口号,在创建ServerSocket对象后,需要继续调用该对象的accept()方法,接收来自客户端的请求。当执行了accept()方法之后,服务器端程序会发生阻塞,直到客户端发出连接请求,accept()方法才会返回一个Scoket对象用于和客户端实现通信,程序才能继续向下执行。

1.2 Socket

讲解了ServerSocket对象可以实现服务端程序,但只实现服务器端程序还不能完成通信,此时还需要一个客户端程序与之交互,为此JDK提供了一个Socket类,用于实现TCP客户端程序。

通过查阅API文档可知Socket类同样提供了多种构造方法,接下来就对Socket的常用构造方法进行详细讲解。

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使用该构造方法在创建Socket对象时,会根据参数去连接在指定地址和端口上运行的服务器程序,其中参数host接收的是一个字符串类型的IP地址。

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该方法在使用上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。

在以上Socket的构造方法中,最常用的是第一个构造方法。

接下来学习一下Socket的常用方法,如表所示。

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Socket类的常用方法中,getInputStream()getOutStream()方法分别用于获取输入流和输出流。当客户端和服务端建立连接后,数据是以IO流的形式进行交互的,从而实现通信。

接下来通过一张图来描述服务器端和客户端的数据传输,如下图所示。

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1.3 简单的TCP网络程序

了解了ServerSocketSocket类的基本用法,为了让大家更好地掌握这两个类的使用,接下来通过一个TCP通信的案例来进一步学习。如下图所示。

 客户端代码:

/**
 * 实现TCP客户端,连接到服务器
 * 和服务器实现数据交换
 * 实现TCP客户端程序类java.net.Socket
 *
 * 构造方法:
 *      Socket(String host, int port) 传递服务器IP和端口号
 *      注意:构造方法只要运行,就会和服务器进行连接,连接失败,抛出异常
 *
 * OutputStream getOutputStream() 返回套接字的输出流
 *      作用:将数据输出,输出到服务器
 * InputStream getInputStream() 返回套接字的输入流
 *      作用:从服务器端读取数据
 *
 * 客户端服务器数据交换,你虚使用套接字对象Socket中获取IO流,自己new的IO流,没用
 * Created by YuKai Fan on 2018/8/13.
 */
public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        //创建Socket对象,连接服务器
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
        //通过客户端的套接字方法Socket的方法,获取字节输出流,将输入写向服务器
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("服务器OK".getBytes());

        //读取服务器发回的数据,使用socket套接字对象中的字节输入流
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] data = new byte[1024];
        int len = inputStream.read(data);
        System.out.println(new String(data,0,len));
        socket.close();
    }
}

服务器端:

/**
 * 实现TCP服务器程序
 * 表示服务器程序类java.net.ServerSocket
 *
 * 构造方法:
 *      ServerSocket(int port) 传递端口号
 *
 * 很重要的事情:必须要获取客户端的Socket对象
 *      Socket   accept()
 * 服务器可以获取到客户端的套接字对象
 * Created by YuKai Fan on 2018/8/13.
 */
public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
        //调用服务器套接字对象中的方法accept() 获取客户端套接字对象
        Socket socket = server.accept();
        //System.out.println(socket);
        //通过客户端套接字对象,Socket获取字节输入流,读取的是客户端发送来的数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] data = new byte[1024];
        int length = inputStream.read(data);
        System.out.println(new String(data,0,length));

        //服务器向客户端回数据,字节输出流,通过客户端套接字对象获取字节输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("收到,谢谢".getBytes());
        socket.close();
        server.close();
    }
}

TCP中的流对象过程:服务端有两个问题需要解决 (1)需要知道是哪个客户端输出流,(2)ServerSocket本身是没有流操作的,需要用到客户端类Socket的流操作

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1.4 文件上传案例

目前大多数服务器都会提供文件上传的功能,由于文件上传需要数据的安全性和完整性,很明显需要使用TCP协议来实现。接下来通过一个案例来实现图片上传的功能。如下图所示。原图:文件上传.bmp

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 要实现TCP通信需要创建一个服务器端程序和一个客户端程序,为了保证数据传输的安全性,首先需要实现服务器端程序。

 

/**
 * 实现TCP图片上传客户端
 * 实现步骤:
 *      1.Socket套接字连接服务器
 *      2.通过Socket获取字节输出流,写入图片
 *      3.使用自己的流对象,读取图片数据源
 *          FileInputStream
 *      4.读取图片,使用字节输出流,将图片写到服务器
 *          采用字节数组进行缓冲
 *      5.通过Socket套接字获取字节输入流
 *          读取服务器发回来的上传成功
 *      6.关闭资源
 * Created by YuKai Fan on 2018/8/13.
 */
public class TCPClientPic {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8000);
        //获取字节输出流,将图片写入服务器
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        //创建字节输入流,读取本机上的数据源图片
        FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\\Users\\Public\\Pictures\\Sample Pictures\\p_1508807882673.jpg");
        //开始读写字节数组
        int len = 0;
        byte[] data = new byte[1024];
        while ((len = fis.read(data)) != -1) {
            out.write(data, 0, len);
        }
        //给服务器写终止序列
        socket.shutdownOutput();
        //获取字节输入流,读取服务器上传成功
        InputStream in = socket.getInputStream();
        len = in.read(data);
        System.out.println(new String(data,0,len));

        fis.close();
        socket.close();
    }
}

 

完成了服务器端程序的编写,接下来编写客户端程序。

 

/**
 * TCP图片上传服务器
 *      1.ServerSocket套接字对象,监听端口号8000
 *      2.方法accept()获取客户端连接对象
 *      3.客户端连接对象获取字节输入流,读取客户端发送图片
 *      4.创建File对象,绑定上传的文件夹
 *          判断文件夹是否存在
 *      5.创建字节输出流,数据目的File对象所在的文件夹
 *      6.字节流读取图片,字节流将图片写入到目的文件夹中
 *      7.将上传成功写回客户端
 *      8.关闭资源
 * Created by YuKai Fan on 2018/8/13.
 */
public class TCPServerPic {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        ServerSocket server = new ServerSocket(8000);
        Socket socket = server.accept();
        //通过客户端连接对象,获取字节输入流,读取客户端图片
        InputStream in = socket.getInputStream();
        //将目的文件夹封装到File对象
        File upload = new File("d:\\upload");
        if (!upload.exists()) {
            upload.mkdir();
        }
        //防止文件同名,重新定义文件名字
        //规则:域名+毫秒值+6位随机数
        String filename = "java"+System.currentTimeMillis()+new Random().nextInt(9999)+".jpg";
        //创建字节输出流,将图片写入目的文件夹中
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(upload + File.separator + filename);
        //读写字节数组
        byte[] data = new byte[1024];
        int len = 0;
        while ((len = in.read(data)) != -1) {//读到的是客户端的数据,永远也读不到-1,所以一直处于线程等待
            fos.write(data,0,len);
        }
        socket.getOutputStream().write("上传成功".getBytes());
        socket.close();
        server.close();
        fos.close();
    }
}

 

1.5文件上传案例多线程版本

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实现服务器端可以同时接收多个客户端上传的文件。

我们要修改服务器端代码

 

/*
 * 文件上传多线程版本, 服务器端
 */
public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1,创建服务器,等待客户端连接
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
        
        //实现多个客户端连接服务器的操作
        while(true){
            final Socket clientSocket = serverSocket.accept();
            //启动线程,完成与当前客户端的数据交互过程
            new Thread(){
                public void run() {
                    try{
                        //显示哪个客户端Socket连接上了服务器
                        InetAddress ipObject = clientSocket.getInetAddress();//得到IP地址对象
                        String ip = ipObject.getHostAddress(); //得到IP地址字符串
                        System.out.println("小样,抓到你了,连接我!!" + "IP:" + ip);
                        
                        //7,获取Socket的输入流
                        InputStream in = clientSocket.getInputStream();
                        //8,创建目的地的字节输出流   D:\\upload\\192.168.74.58(1).jpg
                        BufferedOutputStream fileOut = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\upload\\"+ip+"("+System.currentTimeMillis()+").jpg"));
                        //9,把Socket输入流中的数据,写入目的地的字节输出流中
                        byte[] buffer = new byte[1024];
                        int len = -1;
                        while((len = in.read(buffer)) != -1){
                            //写入目的地的字节输出流中
                            fileOut.write(buffer, 0, len);
                        }
                        
                        //-----------------反馈信息---------------------
                        //10,获取Socket的输出流, 作用:写反馈信息给客户端
                        OutputStream out = clientSocket.getOutputStream();
                        //11,写反馈信息给客户端
                        out.write("图片上传成功".getBytes());
                        
                        out.close();
                        fileOut.close();
                        in.close();
                        clientSocket.close();
                    } catch(IOException e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                };
            }.start();
        }

        //serverSocket.close();
    }
}

 

 

 

网络编程——TCP协议和通信

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原文地址:https://www.cnblogs.com/FanJava/p/9470424.html

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