Socket网络编程+山寨WEB服务器
Socket网络编程
一、网络编程概述
javaEE开发、做一些中间件,底层实现原理,怎么通讯,底层都是通过网络编程。
网络编程的本质是两个设备之间的数据交换,当然,在计算机网络中,设备主要指计算机。数据传递本身没有多大的难度,不就是把一个设备中的数据发送给两外一个设备,然后接受另外一个设备反馈的数据。
现在的网络编程基本上都是基于请求/响应方式的,也就是一个设备发送请求数据给另外一个,然后接收另一个设备的反馈。
在网络编程中,发起连接程序,也就是发送第一次请求的程序,被称作客户端(Client),等待其他程序连接的程序被称作服务器(Server)。客户端程序可以在需要的时候启动,而服务器为了能够时刻相应连接,则需要一直启动。例如以打电话为例,首先拨号的人类似于客户端,接听电话的人必须保持电话畅通类似于服务器。
连接一旦建立以后,就客户端和服务器端就可以进行数据传递了,而且两者的身份是等价的。
在一些程序中,程序既有客户端功能也有服务器端功能,最常见的软件就是BT、emule这类软件了。
在现实生活中,如果要打电话则需要知道对应人的电话号码,如果要寄信则需要知道收信人的地址。在网络中也是这样,需要知道一个设备的位置,则需要使用该设备的IP地址,具体的连接过程由硬件实现,程序员不需要过多的关心。
IP地址是一个规定,现在使用的是IPv4,既由4个0-255之间的数字组成,在计算机内部存储时只需要4个字节即可。在计算机中,IP地址是分配给网卡的,每个网卡有一个唯一的IP地址,如果一个计算机有多个网卡,则该台计算机则拥有多个不同的IP地址,在同一个网络内部,IP地址不能相同。IP地址的概念类似于电话号码、身份证这样的概念。
由于IP地址不方便记忆,所以有专门创造了域名(Domain Name)的概念,其实就是给IP取一个字符的名字,例如163.com、sina.com等。IP和域名之间存在一定的对应关系。如果把IP地址类比成身份证号的话,那么域名就是你的姓名。
其实在网络中只能使用IP地址进行数据传输,所以在传输以前,需要把域名转换为IP,这个由称作DNS的服务器专门来完成。所以在网络编程中,可以使用IP或域名来标识网络上的一台设备。
端口的概念
为了在一台设备上可以运行多个程序,人为的设计了端口(Port)的概念,类似的例子是公司内部的分机号码。
规定一个设备有216个,也就是65536个端口,每个端口对应一个唯一的(不能重复的)程序。每个网络程序,无论是客户端还是服务器端,都对应一个或多个特定的端口号。由于0-1024之间多被操作系统占用,所以实际编程时一般采用1024以后的端口号。使用端口号,可以找到一台设备上唯一的一个程序。
所以如果需要和某台计算机建立连接的话,只需要知道IP地址或域名即可,但是如果想和该台计算机上的某个程序交换数据的话,还必须知道该程序使用的端口号。
小结
网络编程就是使用IP地址,或域名,和端口号连接到另一台计算机上对应的程序,按照规定的协议(数据格式)来交换数据,实际编程中建立连接和发送、接收数据在语言级已经实现,做的更多的工作是设计协议,以及编写生成和解析数据的代码罢了,然后把数据转换成逻辑的结构显示或控制逻辑即可。
对于初学者,或者没有接触过网络编程的程序员,会觉得网络编程涉及的知识很高深,很难,其实这是一种误区,当你的语法熟悉以后,其实基本的网络编程现在已经被实现的异常简单了。
网络模型图
二、Socket概述
三、UDP客户端代码实现
import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetAddress; import java.net.SocketException; /** * 客户端 * 思路: * 1.建立可以实现UDP传输的Socket服务 * 2.明确具体发送的数据 * 3.通过Socket服务将具体的数据发送出去 * 4.关闭服务 * Created by yz on 2018/03/31. */ public class UdpSocketClient { // 写代码使用try注意地方,不要全部try 只需要可能会出现异常的代码才try // 整个try catch是比没有全部try catch 执行效率是降低的,底层有异常捕获机制 public static void main(String[] args) throws SocketException { System.out.println("UDP发送端启动成功..."); // 1.建立可以实现UDP传输的Socket服务 DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(); // 2.明确具体发送的数据 String str = "注意啦,UDP发送的数据来啦!"; byte[] bytes = str.getBytes(); try { InetAddress serverIpAddress = InetAddress.getByName("192.168.230.1"); // 3.通过Socket服务将具体的数据发送出去。 // 参数1字节数据 参数2字节长度 参数3发送端IP地址 参数4端口号 DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, serverIpAddress, 9999); datagramSocket.send(datagramPacket); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }finally { // 4.关闭服务 datagramSocket.close(); } } }
四、UDP服务器端代码实现
import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; /** * 服务器端 * 思路: * 1.创建Socket服务,明确一个端口 * 2.接收数据 * 3.将其中的所需数据取出来 ip data 端口 * 4.关闭服务 * Created by yz on 2018/03/31. */ public class UdpSocketServer { public static void main(String[] args){ System.out.println("UDP接受数据启动成功..."); // 1.创建Socket服务,明确一个端口 DatagramSocket datagramSocket = null; try { datagramSocket = new DatagramSocket(9999); // 2.定义接收数据格式 byte[] buf = new byte[1024]; DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length); // 3.接收数据 并且有阻塞功能 datagramSocket.receive(dp); // 获取IP地址 String ip = dp.getAddress().getHostAddress(); // 获取端口号 int port = dp.getPort(); // 数据 String str = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()); System.out.println(ip+",port:"+port+","+str); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { // 关闭服务 datagramSocket.close(); } } }
五、TCP协议客户端
import java.io.IOException; import java.io.OutputStream; import java.net.Socket; /** * TCP协议客户端 * 思路 * 1.因为是面向连接,必须有连接才可以进行通讯 * 2.在创建客户端时,就必须明确服务器端IP地址和端口号,不存在会抛异常 * 3.一旦连接建立,就有了传输数据的通道,就可以在通道进行数据传输 * 这个传输其实就是通过IO流实现的。 * Created by yz on 2018/03/31. */ public class TcpSocketClient { public static void main(String[] args) throws IOException { Socket socket = null; OutputStream outputStream = null; try { // 连接服务器端 参数1服务器连接IP地址 参数2服务器端端口号,连接不上会抛异常 socket = new Socket("192.168.230.1", 9999); // 获取Socket流中的输出流,将数据发送给服务器端 outputStream = socket.getOutputStream(); outputStream.write("TCP协议客户端来啦!".getBytes()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { // 关闭连接 outputStream.close(); socket.close(); } } }
六、TCP协议服务器端
import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; /** * TCP协议服务器端 * 思路 * 1.创建socket服务器端服务,服务器端为了让客户端可以连接上,必须提供监听的端口号 * (服务器在哪一个机器部署的,IP地址就是哪个) * 2.获取客户端对象,通过客户端Socket流和对应的客户端进行通讯 * 3.获取客户端的Socket流读取流 * 4.读取数据并显示在服务器端 * 5.关闭资源 * Created by yz on 2018/03/31. */ public class TcpSocketServer { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("服务器端启动成功..."); ServerSocket serverSocket = null; Socket accept = null; InputStream inputStream = null; try { // 1.创建socket服务器端 serverSocket = new ServerSocket(9999); // 2.获取与客户端进行连接 有阻塞功能,如果没有客户端连接,一直等待。 accept = serverSocket.accept(); // 获取客户端IP String ip = accept.getInetAddress().getHostAddress(); System.out.println("ip:"+ip); // 3.获取客户端的Socket流读取流 inputStream = accept.getInputStream(); byte[] buf = new byte[1024]; int len = inputStream.read(buf); // 转换成字符串 每次读多少,从0开始,整个长度 String str = new String(buf, 0, len); System.out.println(str); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { // 关闭连接 inputStream.close(); accept.close(); serverSocket.close(); } } }
七、SockeTCP实现QQ聊天案例
实现案例:客户端和服务器端实现无线通讯,类似于QQ聊天(通讯连接不能断)
import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; import java.util.Scanner; /** * TCP协议服务器端 * 思路 * 1.创建socket服务器端服务,服务器端为了让客户端可以连接上,必须提供监听的端口号 * (服务器在哪一个机器部署的,IP地址就是哪个) * 2.获取客户端对象,通过客户端Socket流和对应的客户端进行通讯 * 3.获取客户端的Socket流读取流 * 4.读取数据并显示在服务器端 * 5.关闭资源 * Created by yz on 2018/03/31. */ public class QQTcpSocketServer { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("服务器端启动成功..."); // 1.创建socket服务器端 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999); // 2.获取与客户端进行连接 有阻塞功能,如果没有客户端连接,一直等待。 Socket accept = serverSocket.accept(); InputStream inputStream = null; OutputStream outputStream = null; try { while (true){ // 获取客户端IP String ip = accept.getInetAddress().getHostAddress(); //System.out.println("ip:"+ip); // 3.获取客户端的Socket流读取流 inputStream = accept.getInputStream(); byte[] buf = new byte[1024]; int len = inputStream.read(buf); // 转换成字符串 每次读多少,从0开始,整个长度 String str = new String(buf, 0, len); System.out.println("客户端发送内容:"+str); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { // 关闭连接 inputStream.close(); outputStream.close(); accept.close(); serverSocket.close(); } } }
import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.net.Socket; import java.util.Scanner; /** * TCP协议客户端 * 思路 * 1.因为是面向连接,必须有连接才可以进行通讯 * 2.在创建客户端时,就必须明确服务器端IP地址和端口号,不存在会抛异常 * 3.一旦连接建立,就有了传输数据的通道,就可以在通道进行数据传输 * 这个传输其实就是通过IO流实现的。 * Created by yz on 2018/03/31. */ public class QQTcpSocketClient { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("客户端开始发送数据啦!"); // 连接服务器端 参数1服务器连接IP地址 参数2服务器端端口号,连接不上会抛异常 Socket socket = new Socket("192.168.230.1", 9999); InputStream inputStream = null; OutputStream outputStream = null; try{ while (true){ // 获取Socket流中的输出流,将数据发送给服务器端 outputStream = socket.getOutputStream(); Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.println("给服务器端发送内容:"); String next = scanner.next(); outputStream.write(next.getBytes()); // 拿到服务器端回复的内容 inputStream = socket.getInputStream(); byte[] buf = new byte[1024]; int len = inputStream.read(buf); // 转换成字符串 每次读多少,从0开始,整个长度 String str = new String(buf, 0, len); System.out.println("收到服务器端回复内容:"+str); } }catch (Exception e){ }finally { // 关闭连接 inputStream.close(); outputStream.close(); socket.close(); } } }
山寨WEB服务器
import java.io.IOException; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; /** * 目标:开发一个山寨WEB服务器 * 1:支持多个浏览器访问 * 2:如何提供服务(Socket) * 3: 如何返回响应(IO) * Created by yz on 2018/03/08. */ public class TomMonkey { private static int POST = 8080; /** * 程序启动入口 * @param args */ public static void main(String[] args) { // 动态设置服务器的端口 int p = args.length>0 ? Integer.parseInt(args[0]):POST ; new TomMonkey().start(p); } /** * 服务启动方法 */ public void start(int port){ try { ServerSocket ss = new ServerSocket(port); System.out.println("---------监听8080端口的服务器请求-----------"); while (true){ Socket socket = ss.accept(); System.out.println("--------有客户端请求-------"); // 创建一个线程池 设置100个线程 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(100); // 将任务提交给线程池去处理 pool.submit(new HandlerRequestThread(socket)); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } }
}
import java.io.*; import java.net.Socket; /** * 专门处理不同客户端请求的 多线程类 * Created by yz on 2018/03/08. */ public class HandlerRequestThread implements Runnable{ private InputStream in = null; // 因为要涉及浏览器内容的输出,所以使用了PringStream 标准输出流 private PrintStream out = null; // D:\MyWeb\ 好比web应用跟路径 public static final String WEB_ROOT = "D:"+File.separator+"MyWeb"+File.separator; /** * 通过构造器获取Socket * 并通过Socket获取对客户端的输入和输出流 * @param socket */ public HandlerRequestThread(Socket socket) { try { in = socket.getInputStream(); out = new PrintStream(socket.getOutputStream()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } /** * 解析请求头,获得客户端请求的资源名称 * @param in 输入流 * @return 请求的资源名称 */ public String parseRequestHead(InputStream in) throws IOException { // 客户端发起请求会将一些请求数据包含在请求头中 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); // 请求头的第一行包含:请求的方式,请求的资源名称,请求的协议版本 String headContent = br.readLine(); // GET /ttt.html HTTP/1.1 System.out.println(headContent); String[] heads = headContent.split(" "); // 设置默认页面 return heads[1].endsWith("/")? "test.jpg":heads[1]; } /** * 获取请求信息 * @param fileName * @throws IOException */ public void getFile(String fileName) throws IOException { File file = new File(WEB_ROOT+fileName); System.out.println(file.toString()); if(!file.exists()){ sendError("404","您请求的资源["+fileName+"]不存在!"); return; }else{ BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)); byte[] content = new byte[(int) file.length()]; int len = bis.read(content); // 告诉浏览器 本次操作成功 out.println("HTTP/1.1 200 OK"); out.println(); // 写出数据 out.write(content); out.flush(); out.close(); } } /** * 返回错误提示信息 * @param errorNum * @param errorMsg */ public void sendError(String errorNum,String errorMsg){ StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("<html><head><title>错误页面</title>"); sb.append("<meta http-equiv='content-type' content='text/html;charset=utf-8'></head>"); sb.append("<body><center><h1><font color='red'>"+errorNum+"</font></h1></center>"); sb.append("<p>"+errorMsg+"</p></body></html>"); out.println("HTTP/1.1 404 Not Found"); out.println(); out.print(sb.toString()); out.flush(); out.close(); } /** * 线程体方法 */ public void run() { System.out.println("-------处理用户请求--------"); try { String fileName = parseRequestHead(this.in); getFile(fileName); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }