序列化流、打印流、TCP和UDP和其在Java的实现

• • 序列化和反序列化
  • • **序列化流**
    • **反序列化流**
    • **ObjectOutputStream对象**
    • • **构造函数：**
      • **特有成员方法：**
      • **使用步骤：**
      • **代码实例：**
      • **问题：*Serializable*接口**
    • ObjectInputStream 对象
    • • 构造方法:
      • 特有成员方法：
      • 代码实例：
  • 打印流
  • • 构造方法
    • 改变打印流向
  • 第一章 网络编程入门
  • • 1.1软件结构
    • 1.2 网络通信协议
    • 1.3 协议分类
    • 1.4 网络编程三要素
    • • 协议
      • IP地址
      • 端口号
  • 第二章 TCP通信程序
  • • 2.1 概述
    • 2.2 Socket类
    • • 构造方法
      • 成员方法
      • 使用步骤
    • 2.3 ServerSocket类
    • • 构造方法
      • 成员方法
      • 实现步骤
    • 2.4 简单的TCP网络程序
    • • TCP通信分析图解
      • 客户端向服务器发送数据
      • 服务器向客户端回写数据
  • 第三章 综合实现
  • • 3.1 文件上传案例
    • • 文件上传分析图解
      • 基本实现
      • 文件上传优化分析
      • 优化实现
      • 信息回写分析图解
      • 回写实现
      • 遇到的问题：
      • 解决方法：

序列化和反序列化

序列化流

Person person = new Person("ethan");
把对象以流的方式写入到文件中进行存储，叫写对象，也叫对象的序列化
（对象中包含的不仅仅是字符，所以我们要使用字节流）
ObjectOutputStream: 对象的序列化流------用来把对象写入到文件中去–writeObject(person)方法

反序列化流

把文件中保存的对象以流的方式读取出来，叫做读对象，也叫做对象的反序列化
保存在文件中的对象是以字节的形式保存的，所以我们还是用字节流
ObjectIntStream:对象的反序列化流------readObject(person)
Object obj = readObject(person) Object 可以接收任意类型的对象，所以我们用它来接收

ObjectOutputStream对象

构造函数：

ObjectOutputStream(OutputStream out);
参数列表：OutputStream 输出字节流对象

特有成员方法：

void writeObject(Object obj); #将指定对象写入到文件中

使用步骤：

1.创建ObjectOutputStream对象，构造方法中传递字节输出流对象
2.使用void writeObject(Object obj)方法，将对象写入到文件中去
3.资源释放

代码实例：

public class ObjectOutputStream_ex01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ObjectOutputStream oot =new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test.txt"));
        Person person = new Person("ethan",19);
        oot.writeObject(person);
        oot.close();
    }
}

问题：Serializable接口

运行时，在写入自定义类时抛出 java.io.NotSerializableException （没有序列化异常）
因为自定义类没有实现 java . io . Serializable 接口来实现其序列化和反序列化功能，未实现该接口的类将无法将其任何状态序列化和反序列化。
Serializable接口也叫标记型接口，里面没有内容，实现该接口的类中会有一个标记，当我们进行序列化和反序列化的时候，就会检测这个类上是否有这个标记，有则成功，没有就抛出上述的异常。

public class Person implements Serializable {}

ObjectInputStream 对象

构造方法:

ObjectInputStream(InputStream in);
参数列表：InputStream 输出字节流对象

特有成员方法：

如果能找到一个对象的class文件，我们可以进行反序列化操作，调用ObjectInputStream读取对象的方法：

• public final Object readObject () : 读取一个对象。

代码实例：

public class ObjectInputStream_ex01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        ObjectInputStream oip = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\k'l\\IdeaProjects\\Advanced java\\src\\IO_01\\test.txt"));
        Person person01 = (Person) oip.readObject();
        System.out.println(person01.getAge());
        Person person02 = (Person) oip.readObject();
        System.out.println(person02.getAge());
        oip.close();
    }
}

打印流

构造方法

• public PrintStream(String fileName)： 使用指定的文件名创建一个新的打印流。
• 平时我们在控制台打印输出，是调用print方法和println方法完成的，这两个方法都来自于java.io.PrintStream类，该类能够方便地打印各种数据类型的值，是一种便捷的输出方式。

构造举例，代码如下：

PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt")；

改变打印流向

System.out就是PrintStream类型的，只不过它的流向是系统规定的，打印在控制台上。不过，既然是流对象，我们就可以玩一个"小把戏"，改变它的流向。

public class PrintDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
		// 调用系统的打印流,控制台直接输出97
        System.out.println(97);
      
		// 创建打印流,指定文件的名称
        PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");
      	
      	// 设置系统的打印流流向,输出到ps.txt
        System.setOut(ps);
      	// 调用系统的打印流,ps.txt中输出97
        System.out.println(97);
    }
}

第一章 网络编程入门

1.1软件结构

• C/S结构 ：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有ＱＱ、迅雷等软件。

• B/S结构 ：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等。

两种架构各有优势，但是无论哪种架构，都离不开网络的支持。网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。

1.2 网络通信协议

• **网络通信协议：**通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。

• TCP/IP协议： 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

上图中，TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层，每层分别负责不同的通信功能。
链路层：链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动。
网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。
运输层：主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议。
应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。

1.3 协议分类

通信的协议还是比较复杂的，java.net 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节。我们可以直接使用这些类和接口，来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。

java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：

• UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。

  由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。

  但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。UDP的交换过程如下图所示。

特点:数据被限制在64kb以内，超出这个范围就不能发送了。

数据报(Datagram):网络传输的基本单位

• TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。

  在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”。

  • 三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。
    • 第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认。
    • 第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求。
    • 第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。整个交互过程如下图所示。

​ 完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如下载文件、浏览网页等。

1.4 网络编程三要素

协议

• **协议：**计算机网络通信必须遵守的规则，已经介绍过了，不再赘述。

IP地址

• IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。

IP地址分类

• IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成a.b.c.d 的形式，例如192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个（2的32次方）。

• IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。

  为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

常用命令

• 查看本机IP地址，在控制台(cmd)输入：

 ipconfig

问题：如果无法在cmd里面实现这些功能，那么是系统环境变量设置出现了问题。

• 检查网络是否连通，在控制台输入：

ping 空格 IP地址
ping 220.181.57.216

特殊的IP地址

• 本机IP地址：127.0.0.1、localhost 。

端口号

网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢？

如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）了。

• **端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是 0~65535 。其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。

• 常见端口号： 80 ：网络端口 www.baidu.com:80

  ​ 3306 : mysql

  ​ 1521 ： oracle

  ​ 8080 : TomCat

利用协议+IP地址+端口号 三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。

第二章 TCP通信程序

2.1 概述

TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互，通信的两端，要严格区分为客户端（Client）与服务端（Server）。

两端通信时步骤：