20145204《Java程序设计》第10周学习总结

网络编程

网络编程：在两个或两个以上的设备(例如计算机)之间传输数据。程序员所作的事情就是把数据发送到指定的位置，或者接收到指定的数据，这个就是狭义的网络编程范畴。在发送和接收数据时，大部分的程序设计语言都设计了专门的API实现这些功能，程序员只需要调用即可。

网络通讯方式

在现有的网络中，网络通讯的方式主要有两种：

1. TCP(传输控制协议)方式
2. UDP(用户数据报协议)方式.

TCP方式就类似于拨打电话，使用该种方式进行网络通讯时，需要建立专门的虚拟连接，然后进行可靠的数据传输，如果数据发送失败，则客户端会自动重发该数据。而UDP方式就类似于发送短信，使用这种方式进行网络通讯时，不需要建立专门的虚拟连接，传输也不是很可靠，如果发送失败则客户端无法获得。

这两种传输方式都是实际的网络编程中进行使用，重要的数据一般使用TCP方式进行数据传输，而大量的非核心数据则都通过UDP方式进行传递，在一些程序中甚至结合使用这两种方式进行数据的传递。

网络编程步骤

• 客户端网络编程：

1. 建立网络连接
   客户端网络编程的第一步都是建立网络连接。在建立网络连接时需要指定连接到的服务器的IP地址和端口号，建立完成以后，会形成一条虚拟的连接，后续的操作就可以通过该连接实现数据交换了。
2. 交换数据
   连接建立以后，就可以通过这个连接交换数据了。交换数据严格按照请求响应模型进行，由客户端发送一个请求数据到服务器，服务器反馈一个响应数据给客户端，如果客户端不发送请求则服务器端就不响应。
   根据逻辑需要，可以多次交换数据，但是还是必须遵循请求响应模型。
3. 关闭网络连接
   在数据交换完成以后，关闭网络连接，释放程序占用的端口、内存等系统资源，结束网络编程。

• 服务器端网络编程

1. 监听端口
   服务器端属于被动等待连接，所以服务器端启动以后，不需要发起连接，而只需要监听本地计算机的某个固定端口即可。
   这个端口就是服务器端开放给客户端的端口，服务器端程序运行的本地计算机的IP地址就是服务器端程序的IP地址。
2. 获得连接
   当客户端连接到服务器端时，服务器端就可以获得一个连接，这个连接包含客户端的信息，例如客户端IP地址等等，服务器端和客户端也通过该连接进行数据交换。
   一般在服务器端编程中，当获得连接时，需要开启专门的线程处理该连接，每个连接都由独立的线程实现。
3. 交换数据
   服务器端通过获得的连接进行数据交换。服务器端的数据交换步骤是首先接收客户端发送过来的数据，然后进行逻辑处理，再把处理以后的结果数据发送给客户端。简单来说，就是先接收再发送，这个和客户端的数据交换数序不同。

TCP编程

在Java语言中，对于TCP方式的网络编程提供了良好的支持，在实际实现时，以java.net.Socket类代表客户端连接，以java.net.ServerSocket类代表服务器端连接。在进行网络编程时，底层网络通讯的细节已经实现了比较高的封装，所以在程序员实际编程时，只需要指定IP地址和端口号码就可以建立连接了。

• 在客户端网络编程中，首先需要建立连接，在Java API中以java.net.Socket类的对象代表网络连接，所以建立客户端网络连接，也就是创建Socket类型的对象，该对象代表网络连接，示例如下：

         Socket socket1 = new Socket(“192.168.1.103”,9999);

         Socket socket2 = new Socket(“www.sohu.com”,80);

连接一旦建立，则完成了客户端编程的第一步，紧接着的步骤就是按照“请求-响应”模型进行网络数据交换，在Java语言中，数据传输功能由Java IO实现，也就是说只需要从连接中获得输入流和输出流即可，然后将需要发送的数据写入连接对象的输出流中，在发送完成以后从输入流中读取数据即可。示例代码如下：

         OutputStream os = socket1.getOutputStream(); //获得输出流

         InputStream is = socket1.getInputStream();     //获得输入流

最后当数据交换完成以后，关闭网络连接，释放网络连接占用的系统端口和内存等资源，完成网络操作，示例代码如下：

         socket1.close();

• 在服务器端程序编程中，由于服务器端实现的是被动等待连接，所以服务器端编程的第一个步骤是监听端口，也就是监听是否有客户端连接到达。实现服务器端监听的代码为：

 ServerSocket ss = new ServerSocket(9998);

该代码实现的功能是监听当前计算机的9998号端口，如果在执行该代码时，9998号端口已经被别的程序占用，那么将抛出异常。否则将实现监听。

服务器端编程的第二个步骤是获得连接。该步骤的作用是当有客户端连接到达时，建立一个和客户端连接对应的Socket连 接对象，从而释放客户端连接对于服务器端端口的占用。

最后，在服务器端通信完成以后，关闭服务器端连接。实现的代码为：

     ss.close();

客户端代码：

package hello;

import java.io.*;
import java.net.*;
/**
 * 简单的Socket客户端
 * 功能为：发送字符串“Hello”到服务器端，并打印出服务器端的反馈
 */
public class Client {
         public static void main(String[] args) {
                   Socket socket = null;
                   InputStream is = null;
                   OutputStream os = null;
                   //服务器端IP地址
                   String serverIP = "172.20.10.3";
                   //服务器端端口号
                   int port = 9998;
                   //发送内容
                   String data = "Hello";
                   try {
                            //建立连接
                            socket = new Socket(serverIP,port);
                            //发送数据
                            os = socket.getOutputStream();
                            os.write(data.getBytes());
                            //接收数据
                            is = socket.getInputStream();
                            byte[] b = new byte[1024];
                            int n = is.read(b);
                            //输出反馈数据
                            System.out.println("服务器反馈：" + new String(b,0,n));
                   } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace(); //打印异常信息
                   }finally{
                            try {
                                     //关闭流和连接
                                     is.close();
                                     os.close();
                                     socket.close();
                            } catch (Exception e2) {}
                   }
         }
}

服务器代码：

package hello;
import java.io.*;
import java.net.*;
/**
* echo服务器
* 功能：将客户端发送的内容反馈给客户端
*/
public class Server {
      public static void main(String[] args) {
                ServerSocket serverSocket = null;
                Socket socket = null;
                OutputStream os = null;
                InputStream is = null;
                //监听端口号
                int port = 9998;
                try {
                         //建立连接
                         serverSocket = new ServerSocket(port);
                         //获得连接
                         socket = serverSocket.accept();
                         //接收客户端发送内容
                         is = socket.getInputStream();
                         byte[] b = new byte[1024];
                         int n = is.read(b);
                         //输出
                         System.out.println("客户端发送内容为：" + new String(b,0,n));
                         //向客户端发送反馈内容
                         os = socket.getOutputStream();
                         os.write(b, 0, n);
                } catch (Exception e) {
                         e.printStackTrace();
                }finally{
                         try{
                                  //关闭流和连接
                                  os.close();
                                  is.close();
                                  socket.close();
                                  serverSocket.close();
                         }catch(Exception e){}
                }
      }
}

结果：

本周代码托管截图

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	3500行	30篇	400小时
第一周	100/100	1/1	20/20
第二周	200/300	1/2	30/50
第三周	300/600	1/3	28/78
第四周	400/1000	1/4	20/98
第五周	350/1350	1/5	30/128
第六周	450/1800	2/6	32/ 160
第七周	350/2150	2/8	20/ 180
第八周	250/2400	2/10	22/202
第九周	400/2800	2/12	20/222
第10周	420/3220	2/14	20/240

参考资料

• Java学习笔记(第8版)
• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导
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