Java之网络编程总结

一、概述
二、网络通讯要素
- （一）通讯要素一：IP和端口号
- （一）通信要素二：网络通信协议
三、TCP网络编程
四、UDP网络编程
五、URL编程

一、概述

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
实现网络通信需要解决的两个问题:
- 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

二、网络通讯要素

解决问题一：IP和端口号
解决问题二：提供网络通信协议：TCP/IP参考模型（应用层、传输层、网络层、物理+数据链路层）

（一）通讯要素一：IP和端口号

IP的理解

IP:唯一的标识 Internet 上的计算机（通信实体）

在Java中使用InetAddress类代表IP

IP分类：

IPv4 和 IPv6

公网地址( 万维网使用)和私有地址( 局域网使用)

域名: 通过域名解析服务器将域名解析为IP地址 www.baidu.com www.mi.com www.jd.com

域名解析：域名容易记忆，当在连接网络时输入一个主机的域名后，域名服务器(DNS)负责将域名转化成IP地址，这样才能和主机建立连接。

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

Internet上的主机有两种方式表示地址：

域名(hostName)：www.atguigu.com

IP 地址(hostAddress)：202.108.35.210

端口号：

用于标识正在计算机上运行的进程。

要求：不同的进程不同的端口号
范围：被规定为一个 16 位的整数 0~65535。
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，TeInet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，MSQL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

InetAddress类:

InetAddress类主要表示IP地址，两个子类：Inet4Address、Inet6Address。

InetAddress 类对象含有一个 Internet 主机地址的域名和IP地址：www.atguigu.com 和 202.108.35.210

InetAddress 类没有提供公共的构造器，而是提供了如下几个静态方法来获取
InetAddress 实例

public static InetAddress getLocalHost()：获取本地ip

public static InetAddress getByName(String host)

InetAddress 提供了如下几个常用的方法

public String getHostAddress() ：返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。

public String getHostName() ：获取此 IP 地址的主机名

public boolean isReachable(int timeout)：：测试是否可以达到该地址

代码实例：

public static void main(String[] args) {
    
    
    try {
    
    
        //通过域名来获得InetAddress实例
        InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println(inet2);//www.baidu.com/39.156.66.18
        //通过ip来获得InetAddress实例
        InetAddress inet3 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        System.out.println(inet3);//127.0.0.1
        //获取本地InetAddress实例
        InetAddress inet4 = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(inet4);//DESKTOP-EV2S7MJ/10.1.1.127

        //getHostAddress()获取主机域名
        System.out.println(inet2.getHostName());//www.baidu.com
        //getHostAddress();获取主机的ip地址
        System.out.println(inet2.getHostAddress());//39.156.66.14
    } catch (UnknownHostException e) {
    
    
        e.printStackTrace();
    }
}

（一）通信要素二：网络通信协议

分层模型：
在这里插入图片描述

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

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三次握手和四次挥手
在这里插入图片描述

套接字Socket：

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket

利用套接字(Socket)开发网络应用程序早已被广泛的采用，以至于成为事实上的标准。

网络上具有唯一标识的P地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。

通信的两端都要有 Socket，是两台机器间通信的端点。

网络通信其实就是 Socket间的通信

Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输。

一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端

Socket分类:

流套接字(stream socket)：使用TCP提供可依赖的字节流服务

数据报套接字(datagram socket)：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务

三、TCP网络编程

1.简述
Java语言的基于套接字Socket编程，分为客户端和服务端
在这里插入图片描述

2.客户端Socket的工作过程

创建Socket：根据指定服务端的P地址或端口号构造Sσcket类对象。若服务器端响应，则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败，会出现异常。

打开连接到 Socket的输入出流：使用getInputstream()方法获得输入流，使用getOutputStream()方法获得输出流，进行数据传输

按照一定的协议对Socket进行读/写操作：通过输入流读取服务器放入线路的信息（但不能读取自己放入线路的信息），通过输出流将信息写入线程

关闭 Socket：断开客户端到服务器的连接，释放线路

说明：

客户端程序可以使用Socket类创建对象，创建的同时会自动向服务器方发起连接。
Socket的构造器是：

Socket(String host，int port) throws UnknownHostException，EXCeption：向服务器（域名是host,端口号为port）发起TCP连接，若成功，则创建Socket对象，否则抛出异常。

Socket(InetAddress address，int port)throws IOException：根据InetAddress对象所表示的IP地址以及端口号port发起连接

客户端建立 socketAtClient对象的过程就是向服务器发出套接字连接请求

3.服务器端Socket的工作过程：

调用ServerSocket(int port)：创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。用于监听客户端的请求。

调用accept0()：监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字对象。

调用该Socket类对象的getOutputStream()和getInputStream()：获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。

关闭 ServerSocket和Socket对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

说明：

ServerSocket对象负责等待客户端请求建立套接字连接，类似邮局某个窗口中的业务员。也就是说，服务器必须事先建立一个等待客户请求建立套接字连接的 Server Socket对象。

所谓“接收”客户的套接字请求，就是 accept()方法会返回一个Socket对象

在这里插入图片描述

代码实例：

例子1：客户端发送信息给服务端，服务端将数据显示在控制台上

public class TCPTest1 {
    
    
    //客户端
    @Test
    public void client() throws IOException {
    
    
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
    
    
            //1.创建Socket对象，指明服务器端的ip和端口号
            InetAddress inet = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            socket = new Socket(inet,8899);
            //2.获取一个输出流，用于发送数据给服务器
            os = socket.getOutputStream();
            //3.写出数据的操作（发送数据）
            os.write("你好我是客户端\n".getBytes());
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        } finally {
    
    
            //4.资源的关闭
            os.close();
            socket.close();//关闭socket，不在于服务器通信，即断开于服务器的链接
        }
    }
    //服务端
    @Test
    public void server() throws IOException {
    
    
        ServerSocket ss = null;
        InputStream is = null;
        Socket socket = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
    
    
            //1.创建服务器端的ServerSocket，指明自己的端口号
            ss = new ServerSocket(8899);
            //2.调用accept()表示接收来自客服端的socket
            socket = ss.accept();//该方法是一个阻塞的方法，如果没有客户端连接，将一直等待
            //3.获取输入流，用来接收客户端发送给服务器的数据
            is = socket.getInputStream();
            //4.读取输入流中的数据
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
    
    
                baos.write(buffer,0,len);
            }
            String str = baos.toString();
            System.out.println(str);
            System.out.println(socket.getInetAddress().getHostAddress()+"的数据");
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        } finally {
    
    
            //5.关闭资源
            baos.close();
            is.close();
            socket.close();//关闭socket，不再与该客户端通信
            ss.close();//如果不在接收任何客户端通信，可以关闭ServerSocket
        }
    }
}

例题2：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

public class TCPTest3 {
    
    
    @Test
    public void client() throws Exception{
    
    
        //创建Socket对象，指明服务器端的ip和端口号
        InetAddress inet = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        Socket socket = new Socket(inet,9090);
        //获取输出流，用来发送数据给服务器
        OutputStream so = socket.getOutputStream();
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("one.jpg"));
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        //将从文件中读取的数据发送给服务器
        while((len = fis.read(buffer)) != -1){
    
    
            so.write(buffer,0,len);
        }
        //关闭数据的输出，会在流末尾写入一个“流的末尾”的标记，服务器才能读到-1，否则对方的读取会一直阻塞
        socket.shutdownOutput();
        //接收来自服务器端的数据，并显示到控制台上
        InputStream is = socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        System.out.println("我想接收来自服务器的数据");
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
    
    
            baos.write(buffer,0,len);
        }
        System.out.println(baos.toString());
        //关闭流
        baos.close();
        is.close();
        fis.close();
        so.close();
        socket.close();
    }
    @Test
    public void server() throws Exception{
    
    
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9090);
        Socket socket = ss.accept();
        InputStream is = socket.getInputStream();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("three.jpg"));
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
    
    
            fos.write(buffer,0,len);
        }
        //服务器端给与客户端反馈
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("你好，文件我已经收到".getBytes());
        //关闭流
        os.close();
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        ss.close();
    }
}

四、UDP网络编程

1.简述

类DatagramSocket和DatagramPacket实现了基于UDP协议网络程序。

UDP数据报通过数据报套接字DatagramSocket发送和接收，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。

DatagramPacket对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号

UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接。如同发快递包裹一样。

2.DatagramSocket类的常用方法
在这里插入图片描述

UDP通信流程：

1.DatagramSocket与DatagramPacket
2.建立发送端，接收端
3.建立数据包
4.调用 Socket的发送、接收方法
5.关闭 Socket

注意：发送端与接收端是两个独立的运行程序

代码实例：

public class UDPTest {
    
    
    //发送端
    @Test
    public void sender() throws Exception {
    
    
        //建立发送端
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        String str = "我是UDP方式发送的数据";
        byte[] data = str.getBytes();
        InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
        //建立数据包
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,0,data.length,inet,9090);
        //调用Socket的发送方法
        socket.send(packet);
        socket.close();
    }

    //接收端
    @Test
    public void receiver() throws Exception{
    
    
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        byte[] buffer = new byte[100];
        //建立数据包
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
        //调用Socket的接受方法
        socket.receive(packet);
        //将数据包转换成字符串
        String str = new String(packet.getData(),0,packet.getLength());
        System.out.println(str);
        socket.close();
    }
}

五、URL编程

简介：

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

它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。

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 
	例如： http://192.168.1.100:8080/helloworld/index.jsp#a?username=shkstart&password=123 
#片段名：即锚点，例如看小说，直接定位到章节 
参数列表格式：参数名=参数值&参数名=参数值...

构造器
为了表示URL，java.net中实现了类URL。我们可以通过下面的构造器来初始化一个URL对象

public URL(String spec)：通过一个表示URL地址的字符串可以构造一个URL对象。例如：URL url = new URL（“http://www.baidu.com/”);
public URL(URL context,String spec）：通过基URL和相对URL构造一个URL对象例如： URL downloadeUrl = new URL（url,“download.html”);
public URL(String protocol,String host,String file); 例如：new URL(“http”,“www.baidu.com”,80,“download.html”);
public URL(String protocol,String host,int port,String file); 例如：new URL(“http”,“www.baidu.com”,80,“download.html”);

注意：URL类的构造器都声明抛出非运行时异常，必须要对这一异常进行处理，通常是用try-catch语句进行捕获。

常用方法

public String getProtocol( ) 获取该URL的协议名
public String getHost( ) 获取该URL的主机名
public String getPort( ) 获取该URL的端口号
public String getPath( ) 获取该URL的文件路径
public String getFile( ) 获取该URL的文件名
public String getQuery( ) 获取该URL的查询名

代码实例：

public class URLTest {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try {
    
    
            URL url = new URL("https://uploadfile.bizhizu.cn/up/f2/d3/8c/f2d38c12864f570184016b37f3f354e1.jpg");
            //public String getProtocol( ) 获取该URL的协议名
            System.out.println(url.getProtocol());
            //public String getHost( ) 获取该URL的主机名
            System.out.println(url.getHost());
            //public String getPort( ) 获取该URL的端口号
            System.out.println(url.getPort());
            //public String getPath( ) 获取该URL的文件路径
            System.out.println(url.getPath());
            //public String getFile( ) 获取该URL的文件名
            System.out.println(url.getFile());
            //public String getQuery( ) 获取该URL的查询名
            System.out.println(url.getQuery());
        } catch (MalformedURLException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

针对HTTP 协议的URLConnection类

URL的方法 openStream()：能从网络上读取数据

若希望输出数据，例如向服务器端的 CGI （公共网关接口-Common Gateway
Interface-的简称，是用户浏览器和服务器端的应用程序进行连接的接口）程序发送一
些数据，则必须先与URL建立连接，然后才能对其进行读写，此时需要使用
URLConnection 。

URLConnection：表示到URL所引用的远程对象的连接。当与一个URL建立连接时，
首先要在一个 URL 对象上通过方法 openConnection() 生成对应的 URLConnection
对象。如果连接过程失败，将产生IOException.

URL netchinaren = new URL (“http://www.atguigu.com/index.shtml”);

URLConnectonn u = netchinaren.openConnection( );

通过URLConnection对象获取的输入流和输出流，即可以与现有的CGI
程序进行交互。

public Object getContent( ) throws IOException

public int getContentLength( )

public String getContentType( )

public long getDate( )

public long getLastModified( )

public InputStream getInputStream( )throws IOException

public OutputSteram getOutputStream( )throws IOException

代码实例：

public class URLTest1 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        InputStream is = null;
        FileOutputStream fos = null;
        HttpURLConnection urlConnection = null;
        try {
    
    
            URL url = new URL("https://uploadfile.bizhizu.cn/up/f2/d3/8c/f2d38c12864f570184016b37f3f354e1.jpg");
            urlConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection();
            urlConnection.connect();
            is = urlConnection.getInputStream();
            fos = new FileOutputStream(new File("four.jpg"));
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
    
    
                fos.write(buffer,0,len);
            }
            System.out.println("下载完成");
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        } finally {
    
    
            fos.close();
            is.close();
            urlConnection.disconnect();
        }
    }
}

Java之网络编程总结

Java之网络编程总结

一、概述

二、网络通讯要素

（一）通讯要素一：IP和端口号

（一）通信要素二：网络通信协议

三、TCP网络编程

四、UDP网络编程

五、URL编程

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