JavaSE网络编程(了解)

2022-11-12 12:20:33

JavaSE网络编程

网络编程概述
- 网络基础
网络通信要素概述
- 实现网络中的主机互相通信
- 网络通信协议
通信要素1：IP和端口号
通信要素2：网络协议
- TCP/IP协议簇
- TCP 和 UDP
TCP网络编程
- 实现TCP网络编程
UDP网络编程
- 实现TCP网络编程
URL编程
- URL网络编程
参考文献

前记：

作为java学习基础部分，保证知识的完整性，要讲网络编程，但是详细部分还是放在 javaWeb 去讲

网络编程概述

网络基础

计算机网络：

把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息、共享硬件、软件、数据信息等资源。

网络编程的目的：

直接或间接地通过网络协议与其它计算机实现数据交换，进行通讯

网络编程中有两个主要的问题：

如何准确地定位网络上一台或多台主机；定位主机上的特定的应用
找到主机后如何可靠高效地进行数据传输

网络通信要素概述

实现网络中的主机互相通信

通信双方地址

IP：区分不同的主机
端口号：区分一台主机上的不同应用

一定的规则（即：网络通信协议。有两套参考模型）

OSI参考模型：模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广
TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)：事实上的国际标准。

网络通信协议

通信要素1：IP和端口号

IP

IP 地址：InetAddress类

唯一的标识 Internet 上的计算机（通信实体）

本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1 主机名(hostName)：localhost

IP地址分类方式1：IPV4 和 IPV6

IPV4：4个字节组成，4个0-255。大概42亿，30亿都在北美，亚洲4亿。2011年初已经用尽。以点分十进制表示，如192.168.0.1
IPV6：128位（16个字节），写成8个无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，数之间用冒号（：）分开，如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39:1984

IP地址分类方式2：公网地址(万维网使用)和私有地址(局域网使用)。192.168.开头的就是私有址址，范围即为192.168.0.0–192.168.255.255，专门为组织机构内部使用

特点：不易记忆

域名

域名 (英语：Domain Name)，又称网域，

由一串用点分隔的名字组成的Internet上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时对计算机的定位标识（有时也指

地理位置）由于IP地址具有不方便记忆并且不能显示地址组织的名称和性质等缺点，人们设计出了域名，并通过网域名称系统

（DNS，Domain Name System）来将域名和IP地址相互映射，使人更方便地访问互联网。例如 www.baidu.com

本机回路地址：127.0.0.1 对应着：localhost

InetAddress类的使用

实例化 InetAddress的两个方法：getByName(String host),getLocalHost()
InetAddress对象的两个常用方法：getHostName(),getHostAddress()

package com.aiguigu.java;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class InetAddressTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("192.168.10.14");
            System.out.println(inet1);

            InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("www.atguigu.com");
            System.out.println(inet2);

            InetAddress inet3 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            System.out.println(inet3);

            //获取本机的ip
            InetAddress inet4 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inet4);

            //两个InetAddress对象常用的方法
            //getHostName()
            System.out.println(inet2.getHostName());
            //getHostAddress():
            System.out.println(inet2.getHostAddress());
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

端口号

端口号标识正在计算机上运行的进程（程序）

不同的进程有不同的端口号

被规定为一个 16 位的整数 0~65535。

端口分类：

公认端口：0~1023。被预先定义的服务通信占用（如：HTTP占用端口 80，FTP占用端口21，Telnet占用端口23）
注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序。（如：Tomcat占用端口8080，MySQL占用端口3306，Oracle占用端口1521等）
动态/私有端口：49152~65535。

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket

通信要素2：网络协议

TCP/IP协议簇

传输层协议中有两个非常重要的协议：

传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)
用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)

TCP/IP 以其两个主要协议：传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP)而得名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议

IP(Internet Protocol)协议是网络层的主要协议，支持网间互连的数据通信。

TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即物理链路层、IP层、传输层和应用层

TCP 和 UDP

TCP协议：

使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道
传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的
TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端
在连接中可进行大数据量的传输
传输完毕，需释放已建立的连接，效率低

TCP三次握手

TCP四次挥手

UDP协议：

将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
每个数据报的大小限制在64K内
发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，故是不可靠的
可以广播发送
发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快

TCP网络编程

实现TCP网络编程

客户端
1.创建Socket对象,指明服务器端的ip和端口号
2.获取一个输出流,用于输出数据
3.写出数据的操作
4.资源的关闭

服务器端
1.创建服务器端的ServerSocket,指明自己的端口号
2.调用 accept()表示接受来自客户端的socket
3.获取输入流
4.读取输入流中的数据
5.资源的关闭

例子1：客户端发送消息给服务端,服务端将消息显示在控制台上

package com.aiguigu.java;

import org.junit.Test;

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

public class TCPTest {
    //例子1：客户端发送消息给服务端,服务端将消息显示在控制台上
    //客户端
    @Test
    public void client(){
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            socket = new Socket(inet1,8899);

            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好,我是客户端mm".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }
    //服务器
    @Test
    public void server(){
        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            ss = new ServerSocket(8899);

            socket = ss.accept();

            is = socket.getInputStream();

            baos = new ByteArrayOutputStream();

            byte[] buffer = new byte[20];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                baos.write(buffer,0,len);
            }

            System.out.println(baos.toString());
            System.out.println("收到了来自："  +
                    socket.getInetAddress().getHostAddress() +
                    "的数据");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(baos != null){
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(ss != null){
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }


    }
}

例题2 客户端发送文件给服务端，服务端将文件保存在本地

package com.aiguigu.java;

import org.junit.Test;

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

public class TCPTest2 {
    //客户端发送文件给服务端，服务端将文件保存在本地
    //客户端
    @Test
    public void client(){
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        FileInputStream fis = null;
        try {
            InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            socket = new Socket(inet1,9090);

            os = socket.getOutputStream();

            fis = new FileInputStream(new File("背包.jpg"));

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = fis.read(buffer)) != -1){
                os.write(buffer,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }



    }
    //服务器端
    @Test
    public void server(){
        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            ss = new ServerSocket(9090);

            socket = ss.accept();

            is = socket.getInputStream();

            fos = new FileOutputStream("背包1.jpg");

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                fos.write(buffer,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fos != null){
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(ss != null){
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }


    }
}

例三：从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地。并返回“发送成功”给客户端。并关闭相应的连接。

package com.aiguigu.java;

import org.junit.Test;

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

public class TCPTest3 {
    //从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地。并返回“发送成功”给客户端。并关闭相应的连接
    //客户端
    @Test
    public void client(){
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        FileInputStream fis = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            socket = new Socket(inet1,9090);

            os = socket.getOutputStream();

            fis = new FileInputStream(new File("背包.jpg"));

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = fis.read(buffer)) != -1){
                os.write(buffer,0,len);
            }
            //关闭数据的输出
            socket.shutdownInput();
            
            //接受来自服务器端的数据,并且显示到控制台上
            is = socket.getInputStream();
            baos = new ByteArrayOutputStream();

            byte[] buffers = new byte[1024];
            int lens;
            while((lens = is.read(buffers)) != -1){
                baos.write(buffer,0,len);
            }

            System.out.println(baos.toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(baos != null){
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }



    }
    //服务器端
    @Test
    public void server(){
        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        FileOutputStream fos = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            ss = new ServerSocket(9090);

            socket = ss.accept();

            is = socket.getInputStream();

            fos = new FileOutputStream("背包2.jpg");

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                fos.write(buffer,0,len);
            }
            //服务器端给予客户端反馈
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好,照片已经收到！".getBytes());


        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fos != null){
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(ss != null){
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }


    }
}

UDP网络编程

实现TCP网络编程

流程：

DatagramSocket与DatagramPacket
建立发送端，接收端
建立数据包
调用Socket的发送、接收方法
关闭Socket

发送端与接收端是两个独立的运行程序

package com.aiguigu.java;

import org.junit.Test;

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

public class UDPTest {
    @Test
    public void sender() throws IOException {

        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        String str  =  "我是UDP方式发送的数据";
        byte[] data = str.getBytes();
        InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,0,data.length,inet,9090);

        socket.send(packet);

        socket.close();
    }

    @Test
    public void receive() throws IOException{
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);

        byte[] buffer = new byte[100];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);

        socket.receive(packet);

        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));

        socket.close();
    }
}

URL编程

URL网络编程

URL(Uniform Resource Locator)：统一资源定位符，它表示 Internet 上某一资源的地址。

通过 URL 我们可以访问 Internet 上的各种网络资源，比如最常见的 www，ftp站点。浏览器通过解析给定的 URL 可以在网络上查找相应的文件或其他资源

URL的基本结构由5部分组成：
<传输协议>://<主机名>:<端口号>/<文件名>#片段名?参数列表

参考文献

链接: B站尚硅谷宋红康Java.

后记：
详细内容会在javaWeb中去讲

码农公寓