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Java學習-第一部分-第三階段-第一節：網路編程

2022-09-09 06:22:49 後端開發

網路編程

筆記目錄：(https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/16378441.html)

網路基礎

網路通信

  1. 概念:兩臺設備之間通過網路實作資料傳輸
  2. 網路通信:將資料通過網路從一臺設備傳輸到另一臺設備
  3. java.net包下提供了一系列的類或介面,供程式員使用，完成網路通信

網路

  1. 概念:兩臺或多臺設備通過一定物理設備連接起來構成了網路

  2. 根據網路的覆寫范圍不同，對網路進行分類:

    局域網:覆寫范圍最小，僅僅覆寫一個教室或一個機房
    城域網:覆寫范圍較大，可以覆寫一個城市
    廣域網:覆寫范圍最大，可以覆寫全國，甚至全球,萬維網是廣域網的代表

ip地址

  1. 概念:用于唯一標識網路中的每臺計算機

  2. 查看ip地址: ipconfig

  3. ip地址的表示形式:點分十進制XX.XX.XX.XX

  4. 每一個十進制數的范圍:0~255

  5. ip地址的組成=網路地址+主機地址，比如:192.168.16.69

  6. IPv6是互聯網工程任務組設計的用于替代IPv4的下一代IP協議，其地址數量號稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個地址[1]，

  7. 由于IPv4最大的問題在于網路地址資源有限，嚴重制約了互聯網的應用和發展，IPv6的使用，不僅能解決網路地址資源數量的問題，而且也解決了多種接入設備連入互聯的障礙

ipv4地址分類

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域名

  1. www.baidu.com
  2. 好處:為了方便記憶，解決記ip的困難
  3. 概念:將ip地址映射成域名(這里怎么映射上,HTTP協議)

埠號

  1. 概念:用于標識計算機上某個特定的網路程式

  2. 表示形式:以整數形式,范圍0~65535【0--216】

  3. 0~1024已經被占用,比如ssh 22, ftp 21, smtp 25 http 80（在網路開發中，不要使用0-1024的埠名花有主.）

  4. 常見的網路程式埠號:
    tomcat :8080
    mysql:3306

    oracle:1521

    salserver:1433

網路通訊協議

網路通信協議(tcp/ip)

TCP/IP (Transmission ControlProtocol/Internet Protocol)的簡寫.中文譯名為傳輸控制協議/因特網互聯協議,又叫網路通訊協議,這個協議是lnternet最基本的協議、Internet國際互聯網路的基礎,簡單地說，就是由網路層的IP協議和傳輸層的TCP協議組成的，[示意圖]

image

網路通訊協議

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TCP和UDP

TCP協議:傳輸控制協議

  1. 使用TCP協議前,須先建立TCP連接，形成傳輸資料通道
  2. 傳輸前，采用"三次握手"方式，是可靠的
  3. TCP協議進行通信的兩個應用行程:客戶端、服務端
  4. 在連接中可進行大資料量的傳輸
  5. 傳輸完畢，需釋放已建立的連接,效率低
  6. 舉例：打電話

UDP協議:用戶資料協議

  1. 將資料、源、目的封裝成資料包,不需要建立連接
  2. 每個資料報的大小限制在64K內,不適合傳輸大量資料
  3. 因無需連接，故是不可靠的
  4. 發送資料結束時無需釋放資源(因為不是面向連接的)，速度快
  5. 舉例:廁所通知，發短信，QQ給某人發訊息 （直接發資訊，不管是否能收到）

InetAddress

  1. 獲取本機InetAddress物件getLocalHost
  2. 根據指定主機名/域名獲取ip地址物件getByName
  3. 獲取lnetAddress物件的主機名getHostName
  4. 獲取InetAddress物件的地址getHostAddress
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
    InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
    System.out.println(localHost);//DESKTOP-VUTHVJ2/192.168.1.173

    //2．根據指定主機名或ip獲取InetAddress物件
    InetAddress host1 = InetAddress.getByName("DESKTOP-VUTHVJ2");
    System.out.println("host1=" + host1); //DESKTOP-VUTHVJ2/192.168.1.173

    //3．根據域名回傳InetAddress物件，比如 www.baidu.com對應
    InetAddress host2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
    System.out.println(host2);//www.baidu.com/39.156.66.14

    //4，通過InetAddress物件，獲取對應的地址
    String hostAddress = host2.getHostAddress();
    System.out.println(hostAddress);//39.156.66.14

    //5．通過InetAddress物件，獲取對應的主機名/或者的域名
    String hostName = host2.getHostName();
    System.out.println(hostName);//www.baidu.com
}

Socket

基本介紹

  1. 套接字(Socket)開發網路應用程式被廣泛采用，以至于成為事實上的標準，
  2. 通信的兩端都要有Socket，是兩臺機器間通信的端點
  3. 網路通信其實就是Socket|間的通信，
  4. Socket允許程式把網路連接當成一個流，資料在兩個Socket間通過IO傳輸，
  5. 一般主動發起通信的應用程式屬客戶端,等待通信請求的為服務端

示意圖

image

TCP網路通信編程

基本介紹

  1. 基于客戶端服務端的網路通信
  2. 底層使用的是TCP/IP協議
  3. 應用場景舉例:客戶端發送資料,服務端接受并顯示控制臺
  4. 基于Socket的TCP編程

image

應用案例1(使用位元組流)

  1. 撰寫一個服務器端,和一個客戶端

  2. 服務器端在9999埠監聽

  3. 客戶端連接到服務器端,，發送"hello, server"，然后退出

  4. 服務器端接收到客戶端發送的資訊,輸出,并退出

    image

    服務器代碼

    import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1.在本機的9999埠監聽，等待連接
        //細節:要求在本機沒有其它服務在監聽9999
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服務端，在9999埠監聽，等待連接..");
        //2．當沒有客戶端連接9999埠時，程式會阻塞，等待連接
        //如果有客戶端連接，則會回傳Socket物件，程式繼續
        //細節:這個ServerSocket可以通過accept()回傳多個Socket[多個客戶端連接服務器的并發]
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服務器端socket ="+socket.getClass());
        //
        //3．通過socket.getInputStream()讀取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4.IO讀取
        byte[] bytes = new byte[8];
        int readLen=0;
        while ((readLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            System.out.print(new String(bytes,0,readLen));
        }
        //5.關閉流和socket
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        //客戶端寫入到資料通道的資料，顯示
    }
}

    客戶端代碼

    import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1，連接服務端(ip,埠)
        //解讀:連接本機的9999埠，如果連接成功，回傳Socket物件
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客戶端socket回傳=" + socket.getClass());
        //2．連接上后，生成Socket，通過socket.getOutputStream()
        //得到和socket物件關聯的輸出流物件
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3．通過輸出流，寫入資料到資料通道
        outputStream.write("hello,world".getBytes());
        //關閉流物件
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客戶端退出");
    }
}

應用案例2(使用位元組流)

  1. 撰寫一個服務囂端,和一個客戶端

  2. 服務器端在9999埠監聽

  3. 客戶端連接到服務器端，發送"hello, server",并接收服務器端回發的"hello,client",再退出

  4. 服務器端接收到客戶端發送的資訊,輸出，并發送"hello, client",再退出

    示意圖

    image

    服務器代碼

    import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1.在本機的9999埠監聽，等待連接
        //細節:要求在本機沒有其它服務在監聽9999
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服務端，在9999埠監聽，等待連接..");
        //2．當沒有客戶端連接9999埠時，程式會阻塞，等待連接
        //如果有客戶端連接，則會回傳Socket物件，程式繼續
        //細節:這個ServerSocket可以通過accept()回傳多個Socket[多個客戶端連接服務器的并發]
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服務器端socket ="+socket.getClass());
        //
        //3．通過socket.getInputStream()讀取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4.IO讀取
        byte[] bytes = new byte[8];
        int readLen=0;
        while ((readLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            System.out.print(new String(bytes,0,readLen));
        }
        
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("hello, client".getBytes());
        //設定結束標記
        socket.shutdownOutput();

        //5.關閉流和socket
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        //客戶端寫入到資料通道的資料，顯示
    }
}

    客戶端代碼

    import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1，連接服務端(ip,埠)
        //解讀:連接本機的9999埠，如果連接成功，回傳Socket物件
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客戶端socket回傳=" + socket.getClass());
        //2．連接上后，生成Socket，通過socket.getOutputStream()
        //得到和socket物件關聯的輸出流物件
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3．通過輸出流，寫入資料到資料通道
        outputStream.write("hello,server".getBytes());
        //設定結束標記
        socket.shutdownOutput();

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        int readLen=0;
        byte[] bytes = new byte[8];
        while ((readLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            System.out.print(new String(bytes,0,readLen));
        }
        //關閉流物件
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客戶端退出");

    }
}

應用案例3(使用字符流)

  1. 撰寫一個服務端,和一個客戶端

  2. 服務端在9999埠監聽

  3. 客戶端連接到服務端，發送"hello, server",并接收服務端回發的"hello,client",再退出

  4. 服務端接收到客戶端發送的資訊,輸出,并發送"hello, client",再退出

    示意圖

    image

    服務器端代碼

    import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1.在本機的9999埠監聽，等待連接
        //細節:要求在本機沒有其它服務在監聽9999
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服務端，在9999埠監聽，等待連接..");
        //2．當沒有客戶端連接9999埠時，程式會阻塞，等待連接
        //如果有客戶端連接，則會回傳Socket物件，程式繼續
        //細節:這個ServerSocket可以通過accept()回傳多個Socket[多個客戶端連接服務器的并發]
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服務器端socket ="+socket.getClass());
        //
        //3．通過socket.getInputStream()讀取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4.IO讀取，使用字符流
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);

        //獲取socket關聯的輸出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello, client 字符流");
        bufferedWriter.newLine();//表示恢復內容結束
        bufferedWriter.flush();


        //5.關閉流和socket
        bufferedReader.close();
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        //客戶端寫入到資料通道的資料，顯示
    }
}

    客戶端代碼

    import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1，連接服務端(ip,埠)
        //解讀:連接本機的9999埠，如果連接成功，回傳Socket物件
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客戶端socket回傳=" + socket.getClass());
        //2．連接上后，生成Socket，通過socket.getOutputStream()
        //得到和socket物件關聯的輸出流物件
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3．通過輸出流，寫入資料到資料通道,使用字符流
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello,server 字符流");
        bufferedWriter.newLine();//插入一個換行符,表示寫入的內容結束，注意，要求對方使用readLine()!!否者讀不到結束
        bufferedWriter.flush();//如果使用的字符流，需要手動重繪，否則資料不會寫入資料通道

        //4，獲取和socket關聯的輸入流，讀取資料(字符)，并顯示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);

        //關閉流物件
        bufferedReader.close();//關閉外層流
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        System.out.println("客戶端退出");

    }
}

應用案例4

  1. 撰寫一個服務端,和一個客戶端

  2. 服務器端在8888埠監聽

  3. 客戶端連接到服務端，發送一張圖片d:\qie.png

  4. 服務器端接收到客戶端發送的圖片，保存到src下,發送"收到圖片”再退出

  5. 客戶端接收到服務端發送的“收到圖片”，再退出

    服務器端代碼

    import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服務端，在8888埠監聽，等待連接..");
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服務器端socket =" + socket.getClass());
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("src\\(1).png");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int readLen;
        while ((readLen = inputStream.read(bytes)) != -1) {
             fileOutputStream.write(bytes,0,readLen);
        }
        System.out.println("收到");

        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(outputStream);
        outputStreamWriter.write("收到圖片");
        outputStreamWriter.flush();
        socket.shutdownOutput();

        outputStreamWriter.close();
        fileOutputStream.close();
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();

        System.out.println("服務器端結束");
    }
}

    客戶端代碼

    import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
//代碼還可以繼續優化
public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
        System.out.println("客戶端socket回傳=" + socket.getClass());

        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("D:\\(1).png");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        while ((len = fileInputStream.read(bytes)) != -1) {
            outputStream.write(bytes,0,len);
        }
        socket.shutdownOutput();

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        System.out.println(bufferedReader.readLine());

        bufferedReader.close();
        outputStream.close();
        fileInputStream.close();
        socket.close();

        System.out.println("客戶端退出");
    }
}

編程題

  1. 撰寫客戶端程式和服務器端程式

  2. 客戶端可以輸入一個音樂檔案名，比如高山流水,服務端收到音樂名后，可以給客戶端回傳這個音樂檔案，如果服務器沒有這個檔案，回傳一個默認的音樂即可.

  3. 客戶端收到檔案后，保存到本地d:\\

  4. 提示:該程式可以使用StreamUtils.java
    本質:其實就是指定下載檔案的應用.結合檔案上傳來做，

    服務器端 代碼

    import java.io.*;
import java.net.*;

//服務器端
public class B {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
        Socket socket = serverSocket.accept();
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        byte[] bytes = new byte[1024];
        int bytesLen;
        String s="";
        while ((bytesLen=inputStream.read(bytes))!=-1){
            s+=new String(bytes,0,bytesLen);
        }

        File file = new File("src\\",s);
        System.out.println("檔案名：" +file.getPath());
        BufferedInputStream bufferedInputStream;
        if (file.exists()) {
            System.out.println("找到檔案");
            bufferedInputStream= new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
        }else {
            System.out.println("未找到該檔案");
            bufferedInputStream= new BufferedInputStream(new FileInputStream("src\\22.mp4"));
        }

        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        while ((bytesLen=bufferedInputStream.read(bytes))!=-1){
            byteArrayOutputStream.write(bytes,0,bytesLen);
        }
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        bytes = byteArrayOutputStream.toByteArray();
        bufferedOutputStream.write(bytes);
        bufferedOutputStream.flush();
        socket.shutdownOutput();

        bufferedOutputStream.close();
        bufferedInputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

    客戶端 代碼

    import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;


//客戶端
public class A {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9000);
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        System.out.println("請輸入檔案名：");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String s = scanner.next();
        outputStream.write(s.getBytes());
        socket.shutdownOutput();
        System.out.println("等待中");

        BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int bytesLen;
        while ((bytesLen=bufferedInputStream.read(bytes))!=-1){
            byteArrayOutputStream.write(bytes,0,bytesLen);
        }
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("d:\\"+s));
        bufferedOutputStream.write(byteArrayOutputStream.toByteArray());

        bufferedOutputStream.close();
        byteArrayOutputStream.close();
        bufferedInputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
    }
}

netstat 指令

  1. netstat -an可以查看當前主機網路情況，包括埠監聽情況和網路連接情況(netstat -anb 可以看到哪個程式在使用這些埠)

  2. netstat -an | more可以分頁顯示

  3. 要求在dos控制臺下執行

說明:
(1) Listening表示某個埠在監聽
(2)如果有一個外部程式(客戶端)連接到該埠，就會顯示一條連接資訊.

(3)可以輸入ctrl +c退出指令

TCP網路通訊不為人知的秘密

  1. 當客戶端連接到服務端后，實際上客戶端也是通過一個埠和服務端進行通訊的，這
    個埠是TCP/IP來分配的，是不確定的，
  2. 程式驗證

UDP編程

基本介紹

  1. 類 DatagramSocket和 DatagramPacket實作了基于UDP協議網路程式，

  2. UDP資料報通過資料報套接字DatagramSocket發送和接收，系統不保證UDP資料報一定能夠安全送到目的地，也不能確定什么時候可以抵達，

  3. DatagramPacket 物件封裝了UDP資料報，在資料報中包含了發送端的IP地址和埠號以及接收端的IP地址和埠號，

  4. UDP協議中每個資料報都給出了完整的地址資訊，因此無須建立發送方和接收方的連接

基本流程

  1. 核心的兩個類/物件DatagramSocket與DatagramPacket
  2. 建立發送端，接收端
  3. 建立資料包
  4. 呼叫DatagramSocket的發送、接收方法5.關閉DatagramSocket

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應用案例

  1. 撰寫一個接收端A,和一個發送端B
  2. 接收端A在9999埠等待接收資料(receive)
  3. 發送端B向接收端A發送資料"hello，明天吃火鍋~"
  4. 接收端A接收到發送端B發送的資料，回復"好的,明天見",再退出
  5. 發送端接識訓復的資料，再退出

A埠 代碼

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class A {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1，創建一個DatagramSocket物件，準備在9999接收資料
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        //2，構建一個DatagramPacket 物件，準備接收資料
        //在前面講解UDP協議時，一個資料包最大64k
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        //3．呼叫接收方法，將通過網路傳輸的DatagramPacket物件
        // 填充到 packet物件
        //提示:當有資料包發送到本機的9999埠時，就會接收到資料
        // 如果沒有資料包發送到本機的9999埠，就會阻塞等待，
        System.out.println("接收端A等待接收資料..");
        socket.receive(packet);

        //4，可以把packet進行拆包，取出資料，并顯示，
        int length = packet.getLength();//實際接收到的資料位元組長度
        byte[] data = https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/packet.getData();//接收到資料
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        data="好的,明天見".getBytes();
        DatagramPacket packet1 = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("192.168.1.173"), 9998);
        socket.send(packet1);

        socket.close();

        System.out.println("A退出");
    }
}

B埠代碼

import java.io.IOException;
import java.net.*;

public class B {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.創建DatagramSocket物件，準備在9998埠接收資料
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);
        //2．將需要發送的資料，封裝到DatagramPacket物件
        byte[] data="https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/hello，明天吃火鍋~".getBytes();
        //說明:封裝的DatagramPacket物件 data 內容位元組陣列，data.length ，主機(IP)，埠
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("192.168.1.173"), 9999);
        socket.send(packet);

        System.out.println("接收端B等待回復資料..");
        byte[] buf = new byte[1024];
        packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        socket.receive(packet);

        //4，可以把packet進行拆包，取出資料，并顯示，
        int length = packet.getLength();//實際接收到的資料位元組長度
        data = https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/packet.getData();//接收到資料
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        //關閉資源
        socket.close();
        System.out.println("B退出");

    }
}

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標籤：Java

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