Java 网络编程

java网络编程

1、什么叫计算机网络？

　　由不同地理位置的不同计算机主机，连接起来组成的网络。

2、什么叫网络编程？

　　在网络的基础上，使用网络进行编程，对应用层进行设计的活动。

3、网络编程三要素：IP地址、端口、通讯协议

IP地址

1、在计算机网络中某个计算机的唯一标识

2、在计算机网络中,现在命名IP地址的规定是IPv4协议，该协议规定每个IP地址由4个0-255之间的数字组成（也就是32位），一共有2^32个，超过40亿。IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。IP地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。

3、由于IP地址不好记忆，所以有了域名，一个域名对应一个ip，但一个IP可以对应很多域名。类似于一个人可以有很多微信，但一个微信只对应一个人。

4、IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，而地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6以重新定义地址空间。IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，而IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。

5、IP地址编址方式：A、B、C、D、E五类地址

（1）A类地址是指：IP地址的四段地址中只有第一段为网络号码，其余三段为计算机本地号码。

　　A类IP地址 地址范围1.0.0.1到127.255.255.254

　　二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111111 11111111 11111111 11111110。最后一个是广播地址。（最高位必须是0），子网掩码：255.0.0.0

（2）B类地址是指：在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码。

　　B类IP地址地址范围128.0.0.1-191.255.255.254

　　二进制表示为：10000000 00000000 00000000 00000001----10111111 11111111 11111111 11111110。 最后一个是广播地址。（最高位必须是10），B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0。

（3）C类地址是指：在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。

　　C类IP地址范围192.0.0.1-223.255.255.254

　　二进制表示为: 11000000 00000000 00000000 00000001 - 11011111 11111111 11111111 11111110。（最高位必须是110）

C类IP地址的子网掩码为255.255.255.0

（4）D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address)，即组播地址。

　　多播地址的最高位必须是“1110”，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。

（5）IP地址中凡是以“11110”开头的E类IP地址都保留用于将来和实验使用

（6）特殊IP：

　　0.0.0.0 对应当前主机

　　255.255.255.255对应当前子网的广播地址

　　127．0．0．1到127．255．255．255用于回路测试，127.0.0.1对应本机IP地址

端口

1、是一个数字，用来标记电脑里的某个进程。

2、使用两个字节表示端口，0-65535，意味着计算机中同时运行的进程最多有65536个

　　当一个程序运行时，需要一个端口号，运行结束后，端口号被收回

3、作用：一个计算机上可以并发运行多个网络程序，而不会在互相之间产生干扰。一个进程在网络中进行通讯时，先通过IP地址找到电脑，然后通过端口找到对应进程。

4、程序运行时可以指定端口号，也可以随机分配。0-1024是系统需要的端口号

通讯协议

1、通讯双方在信息交互时，对信息的封装和解析的规则，就称为协议

2、讯协议又称通信规程，是指通信双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。

3、应用层：http协议、https协议、FTP协议

  传输层：UDP协议、TCP协议

  网络层：IP协议

  物理层：底层硬件设备、数据的完整和校验

网络的几种结构

1、客户端/服务器结构，也叫做Client/Server结构，简称C/S结构（需要三次握手）

2、浏览器/服务器结构，也叫做Browser/Server结构，简称为B/S结构

3、P2P结构

java中的网络编程技术

1、java 为我们提供了一个InetAddress类，该类的功能是代表一个IP地址，并且将IP地址和域名相关的操作方法包含在该类的内部。

2、获取方式：

  getByName(String host)：根据主机名称获取当前类型对象

  getByAddress(byte[] arr)：根据ip地址的字节数组获取当前类型对象

  getAllByName(String host)：根据主机名称获取的所有当前类型对象的数组

  getLocalHost()：获取当前主机的当前类型对象

3、对象的常用方法：

  getHostName()：获取主机名称

  getAddress()：获取ip地址的字节数组

  toString()：同时获取主机名称和ip地址的字符串表示

4、代码示例

import java.net.InetAddress;
import java.util.Arrays;

public class Test1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取主机名称的IP地址
        InetAddress ip1 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println(ip1);
         String s1 =ip1.getHostName();//获取主机名
         byte[] b1 = ip1.getAddress();//获取原始地址
        System.out.println(s1+"..."+Arrays.toString(b1));
        System.out.println("---------------------------------");
        
        //根据ip地址的字节数组获取当前类型对象
        byte[] b2 = {61,-121,-87,125};
        InetAddress ip2 = InetAddress.getByAddress(b2);
        System.out.println(ip2);
        System.out.println("---------------------------------");

        //根据本地回环地址获取当前类型对象
        byte[] b3 = {127, 0, 0, 1};
        InetAddress ip3 = InetAddress.getByAddress(b3);
        System.out.println(ip3);
        System.out.println(ip3.getHostName() + "..." + Arrays.toString(ip3.getAddress()));
        System.out.println("---------------------------------");
        
        //获取本机当前类型对象
        InetAddress ip4 = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(ip4);
        System.out.println(ip4.getHostName() + "..." + Arrays.toString(ip4.getAddress()));
    }

}

UDP协议和TCP协议

1、都是传输层协议，端到端协议。

2、区别：

　　UDP协议面向无连接，像发短信，寄信，先发送的消息未必先到达，不安全，效率高，只区分发送端和接收端，而不区分客户端和服务端

　　TCP协议面向连接，像打电话，先发送的消息一定是先到，安全，效率低，区分客户端和服务端。在连接的时候，会有三次握手的动作。

3、Socket  两台计算机的通讯点，类似于码头、邮局。。。

　　Socket：也称为套接字，套接字编程：网络编程、通信点编程（端到端编程）

　　不同的协议中，使用的Socket对象各不相同：UDP协议中，使用的是DatagramSocket；在TCP协议中，客户端使用的是Socket、服务端使用的ServerSocket和Socket

UDP的编程实现

1、使用的Socket是DatagramSocket

2、构造方法

　　DatagramSocket()：不指定端口号，创建通信点，端口号随机分配，一般用于发送端

　　DatagramSocket(int port)：指定端口号，创建通信点，一般用于接收端

3、成员方法

　　send(DatagramPacket dp)：将一个dp数据报包发送

　　receive(DatagramPacket dp)：将数据接收到dp参数中

4、DatagramPacket介绍：

　　1、表示一个数据报数据的封装对象的类型

　　2、构造方法：  

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

    　　　　buf：要发送的数据的字节数组

   　　　　 offset：从数组的哪个位置开始发送

    　　　　length：发送多少数据

  　　　　  address：发送到哪个ip

    　　　　port：发送到哪个程序

　　3、常用成员方法：

  　　　　  getData()：返回该数据包中的字节数组

    　　　　getLength()：返回该数据包中接收到的字节个数

5、UDP编程步骤

　　发送端：

　　　　1、准备通讯点对象

　　　　2、准备要发送的包裹对象

　　　　3、调用通讯点的发送方法

　　接受端：

　　　　1、准备通讯点对象

　　　　2、准备接收端的接收容器

　　　　3、调用接收方法 

　　　　4、解析收到的数据

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Scanner;

public class Send {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String host = "127.0.0.1";
        //创建发送端
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        //要发送的数据
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while(true) {//循环发送时要注意socket两边步骤要保持一致
            System.out.println("要发送的内容:");
            byte[] buf =sc.nextLine().getBytes();
            //目标地
            InetAddress address = InetAddress.getByName(host);
            //创建包
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, 0, buf.length,address, 9999);
            ds.send(dp);
            System.out.println("是否继续？1是，0否");
            if("1".equals(sc.nextLine())) {
                continue;
            }else break;
        }
        sc.close();
        ds.close();//注意关闭资源
    }

}

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class Receive {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9999);//接收端要指定端口号
        while(true) {
            byte[] buf = new byte[1024];
            //创建接收容器
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
            ds.receive(dp);//调用接收方法
            byte[] data = dp.getData();
            int len = dp.getLength();
            System.out.println(new String(data,0,len));//解析内容
        }
    }
}

TCP的编程实现

1、使用的通讯点就是Socket类型

2、客户端和服务端获取Socket对象的区别：

　　1、客户端使用Socket的构造方法，创建一个Socket对象

　　2、服务端不能使用自己创建的方式，而是使用服务端一个特殊的对象ServerSocket，接收客户端发来的请求，生成一个为这个客户端服务的Socket对象

3、构造方法：

　　Socket(InetAddress ip, int port)：建立一个通信点，专门用于和ip主机的port程序进行通信。

　　只要这个对象创建成功了，就说明这个连接已经建立起来了，就说明当前的客户端已经联系上服务端了，已经获取了服务端返回的响应。

　　在创建对象的过程，就是在请求和服务端连接的过程。

4、服务端获取Socket对象的方式：

　　1、启动一个服务程序，类型是ServerSocket，可以接收客户端发来的连接请求，一旦接收到请求，就可以创建一个和当前客户端交互的Socket对象

　　2、ServerSocket的构造方法

    　　ServerSocket(int port)：创建一个服务端Socket对象，等待访问port端口的客户端（监听此端口）

　　3、accept()：接收一个客户端发来的请求，返回一个服务此客户端的Socket对象

5、获取客户端和服务端的连接

　　1、两个方法：

    　　InputStream  getInputStream()：获取Socket对象的网络输入流

    　　OutputStream  getOutputStream()：获取Socket对象的网络输出流

　　2、一旦获取了输入输出流，就可以通过IO的方式，来操作网络数据的传输。

　　3、对应关系：

    　　客户端的网络输入流，对应服务端的网络输出流

    　　客户端的网络输出流，对应服务端的网络输入流

6、TCP编程步骤

　　客户端：

　　　　1、创建Socket对象，建立和服务端的连接

　　　　2、获取网络输入流和输出流

　　　　3、通过I/O的操作进行数据的传输

　　服务器端：

　　　　1、创建ServerSocket对象，开启服务器，监听端口

　　　　2、调用accept方法，接收客户端请求，返回Socket对象

　　　　3、获取网络输入流和输出流

　　　　4、通过I/O的操作进行数据的传输

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class TCPClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception {        
        //String s = "10.10.92.184";
        InetAddress s = InetAddress.getLocalHost();
        int port = 9999;        
        while(true) {//注意，客户端和服务器端要保证流程一致
            //创建客户端通讯点
            Socket socket = new Socket(s,port);
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            //使用打印流进行包装
            PrintStream ps = new PrintStream(os);
            //获得网络输入流
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            ps.println(sc.nextLine());
            //获得网络输出流
            InputStream is = socket.getInputStream();
            //使用转换流进行包装
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
            //使用高效缓冲流进行包装
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
            System.out.println(br.readLine());    
        }
    }
}

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Server {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建服务器端ServerSocket对象，监听9999端口，接受客户端的请求
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
        //创建线程池，避免浪费资源
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(10);
        while(true) {
            // 接受客户端的请求
            Socket s = ss.accept();//阻塞式方法
            //使用匿名内部类方法创建多线程，使服务器可以和多个客户端通讯
             Runnable r = new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        //获得输入流
                        InputStream is = s.getInputStream();
                        //转换流包装
                        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
                        //高效缓冲流包装
                        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
                        System.out.println(s.getLocalAddress()+"..."+s.getPort()+"..."+br.readLine());
                        
                        //获得输出流
                        OutputStream os = s.getOutputStream();
                        //打印流包装
                        PrintStream ps = new PrintStream(os);
                        ps.println("收到");
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            es.submit(r);//加入线程池
        }
    }
}

7、TCP编程加强

　　1、让客户端也接收数据，服务端也发送数据

　　2、让字节流进行加强，转成字符流，加强成缓冲字符流

　　3、让服务端多线程，同时可以处理多个用户的请求