Java – 网络编程

简介

本篇文章讲解如何使用Java进行网络通讯编程，包含UDP与TCP的数据传输，发送与接收。

InetAddress 网络地址

InetAddress 是Java中用于表达 IP 地址的类，它可以通过【计算机名】或【IP】地址来获取到设备的IP

创建 InetAddress 网络地址

通过静态方法获得InetAddress 对象

// 以 IP 地址创建 InetAddress 对象
InetAddress ip = Inet4Address.getByName("127.0.0.1");
// 以 计算机名 创建 InetAddress 对象
InetAddress name = Inet4Address.getByName("TZMing-PC");

// 获取该计算机名的 IP 地址
System.out.println(name.getHostAddress());
// 获取该IP地址对应的计算机名（有可能失败，也会输出IP）
System.out.println(ip.getHostName());

UDP网络编程

UDP 是一种无连接状态的网络传输层，它发送数据时不会考虑对方计算机是否已建立连接状态，不管对方是否成功接收，都不会考虑。是一种有损数据传输协议

UDP 发送数据

UDP发送数据需要提供两个类，分别是负责创建UDP数据发送对象类【DatagramSocket】，和负责打包数据对象类【DatagramPacket】

DatagramSocket 提供三种构造方法，

// 无参构造：发送数据将使用随机端口号发出
new DatagramSocket()

// 有参构造：发送数据将使用指定端口号发出
new DatagramSocket(int port)

// 有参构造：发送数据将使用指定端口号和指定ip发出
new DatagramSocket(int port, InetAddress ip)

DatagramPacket 提供了6种构造方法

DatagramPacket(@NotNull byte[] buf, int offset, int length)
DatagramPacket(@NotNull byte[] buf, int length)
DatagramPacket(@NotNull byte[] buf,int offset, int length, InetAddress address, int port)
DatagramPacket(@NotNull byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress address)
DatagramPacket(@NotNull byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
DatagramPacket(@NotNull byte[] buf, int length, SocketAddress address)

buf 是要发送的数据

offset 是指定发送数据中的偏移值

length 要发送的字节长度

address 要发送到的ip

port 要发送到的端口

Demo

        // 创建一个ip对象
        InetAddress ip = Inet4Address.getByName("127.0.0.1");
        // 创建一个UDP发送对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        // 创建要发送的数据
        String str = "你好";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        // 创建数据包对象
        int port = 10086;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, ip, port);
        // 发送数据
        ds.send(dp);
        // 关闭连接
        ds.close();

UDP 接收数据

UDP 接收数据同样需要使用数据发送对象类【DatagramSocket】，和负责打包数据对象类【DatagramPacket】。

通过【DatagramSocket】来建立UDP连接，再通过【DatagramPacket】来存放接收的数据包

        // 创建一个UDP连接对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
        // 创建一个byte数组，用于存放接收的数据
        byte[] data = new byte[1024];
        // 创建一个数据包对象，用于接收传过来的数据
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(data,data.length);
        // 等待接收数据，在这个过程中，程序是阻塞的
        ds.receive(dp);
        // 接收完后可以取得数据包中的数据,但数据包含空字节数据
        byte[] recData = dp.getData();
        // 获取接收数据的精确长度
        int dataLength = dp.getLength();
        // 在 1024 字节中取出有效的数据
        String str = new String(recData, 0, dataLength);
        System.out.println(str);
        // 获取发送者的ip地址信息
        InetAddress revIP = dp.getAddress();
        // 获取发送者的端口信息
        int port = dp.getPort();

组播

组播是指把一部分电脑作为一个组，发送者只需要发送到组播地址，所有该组的设备都能收到消息

组播地址：224.0.0.0~239.255.255.255

其中: 224.0.0.0~224.0.0.255 为预留的组播地址

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 创建一个ip对象,并把数据发送到组播地址中
        InetAddress ip = Inet4Address.getByName("224.0.0.1");
        // 创建一个UDP发送对象
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket();
        // 创建要发送的数据
        String str = "你好";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        // 创建数据包对象
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, ip, 10086);
        // 发送数据
        ms.send(dp);
        // 关闭连接
        ms.close();

    }

接收时，把本机加入到组播中即可

    public static void rec() throws IOException {

        // 设置本机接收ip为224.0.0.1组播地址
        InetAddress ip = Inet4Address.getByName("224.0.0.1");
        // 创建一个UDP连接对象
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10086);
        // 把本机加入到组播组中
        ms.joinGroup(ip);
        
        // 创建一个byte数组，用于存放接收的数据
        byte[] data = new byte[1024];
        // 创建一个数据包对象，用于接收传过来的数据
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(data,data.length);

        // 等待接收数据，在这个过程中，程序是阻塞的
        ms.receive(dp);
        // 接收完后可以取得数据包中的数据,但数据包含空字节数据
        byte[] recData = dp.getData();
        // 获取接收数据的精确长度
        int dataLength = dp.getLength();
        // 在 1024 字节中取出有效的数据
        String str = new String(recData, 0, dataLength);
        System.out.println(str);
        // 获取发送者的ip地址信息
        InetAddress revIP = dp.getAddress();
        // 获取发送者的端口信息
        int port = dp.getPort();

    }

广播

广播是指发送者发送到广播地址，所有的设备都会收到同样的消息

广播地址为：255.255.255.255

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        
        // 创建一个ip对象,并把数据发送到组播地址中
        InetAddress ip = Inet4Address.getByName("255.255.255.255");
        // 创建一个UDP发送对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        // 创建要发送的数据
        String str = "你好";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        // 创建数据包对象
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, ip, 10086);
        // 发送数据
        ds.send(dp);
        // 关闭连接
        ds.close();
    }

TCP 网络编程

对于tcp网络编程而言，网络在发送之前需要对客户端和服务器建立连接后，才可以发送数据

TCP客户端发送数据

public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1. 创建socket 对象，提供ip和端口构造参数
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",1234);
        // 2. 对发送者而言，发送则是输出流，所以取出输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        // 3. 输出流写出数据
        outputStream.write("aaa".getBytes());

        // 4. 关闭流
        outputStream.close();
        socket.close();

    }

TCP服务器接收数据

public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1. 创建 ServerSocket 对象，用于监听端口
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1234);
        // 2. 开始监听端口中的数据，在未接收到数据之前都是阻塞状态
        Socket data = ss.accept();
        // 3. 接收到数据时，对于服务器而言是输入流，取出输入流
        InputStream is = data.getInputStream();
        // 4. 对接收到的数据进行读取
        int b;
        while ((b = is.read()) != -1) {
            System.out.println((char) b);
        }

        // 5. 关闭流
        is.close();
        ss.close();
    }

注意：使用 InputStream 字节流接收数据，会因编码问题对中文产生乱码，主要原因是Java会默认使用ASCII码进行解码，可以使用字符流或使用缓冲流进行数据读取。

public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1. 创建 ServerSocket 对象，用于监听端口
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1234);
        // 2. 开始监听端口中的数据，在未接收到数据之前都是阻塞状态
        Socket data = ss.accept();
        // 3. 接收到数据时，对于服务器而言是输入流，取出输入流
        InputStream is = data.getInputStream();
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
        // 4. 对接收到的数据进行读取
        int b;
        while ((b = br.read()) != -1) {
            System.out.println((char) b);
        }

        // 5. 关闭流
        is.close();
        ss.close();
    }

三次握手与四次挥手