JavaWeb 基础知识 -- 网络编程（基础知识+回显服务器应用）

JavaWeb 基础知识 – 网络编程

本文内容大纲

1.为什么要网络编程？

通过代码来控制，让两个主机的进程之间能够进行数据交互

  我们所说的网络编程，就是通过网络来进行通信，那么具体来说就是网络连接的不同主机，在具体来说连接的是两个主机之间的进程

比如：

  我使用qq发送了一个消息，这个消息就通过我电脑上的qq客户端进程，先发送给了腾讯的服务器（对应的服务器进程），再由腾讯的服务器进程，把这个消息转发给对方电脑的qq进程

  这是我们通过网络编程做的最基础的一件事情，通过网络编程就可以达到一个天涯若比邻的效果，就能够让互联网上的很多主机进行配合工作，那么此时我们写的程序能做的事情就太多太多了…所以网络编程就是一个非常常见的需求场景。

2.什么是网络编程

  网络编程，指网络上的主机，通过不同的进程，以编程的方式实现网络通信（或称为网络数据传输）。

  当然，我们只要满足进程不同就行；所以即便是同一个主机，只要是不同进程，基于网络来传输数据，也属于网络编程。特殊的，对于开发来说，在条件有限的情况下，一般也都是在一个主机中运行多个进程来完成网络编程。

但是，我们一定要明确，我们的目的是提供网络上不同主机，基于网络来传输数据资源：

进程A：编程来获取网络资源
进程B：编程来提供网络资源

那么我们再具体进行网络编程时怎么用程序进行网络编程呢？

  操作系统就把网络编程的一些相关操作封装起来了，提供了一组API供程序员来使用

这些相关操作都是操作系统提供的功能，访问网络核心的硬件设备：网卡

  网卡也是归操作系统来管理的，所以操作系统将网卡做好管理之后，并且给程序员提供一些API，我们直接使用API就可以进行网路通信的操作了，这就是网络编程的基本情况

操作系统提供的网络编程API，我们给起了一个名字，叫 scoket (套接字) API，就是操作系统提供的一组关于网络通信的API接口

socket 的英文原义 ：插槽

  由于操作系统提供的socket API 是 C语言风格的接口，所以在Java当中是没办法直接使用的， JDK就针对C语言的socket API 进行了封装， 在标准库中就有了一组类，这组类就能够让我们进行网络编程，但是我们要知道，这组类本质上仍然是调用的操作系统提供的scoket API

那么我们这里有一个问题？

Java能够调用C语言的函数吗？

可以的，不同的语言之间，很多都可以进行相互调用。要想跨语言调用，核心原理在于了解对应的语言的ABI(二进制编程接口)二进制指令规则等

3.网络编程中的基本概念

（1）发送端和接收端

在一次网络数据传输时：

发送端：数据的发送方进程，称为发送端。发送端主机即网络通信中的源主机。

接收端：数据的接收方进程，称为接收端。接收端主机即网络通信中的目的主机。

收发端：发送端和接收端两端，也简称为收发端。

注意：发送端和接收端只是相对的，只是一次网络数据传输产生数据流向后的概念。

（2）请求和响应

一般来说，获取一个网络资源，涉及到两次网络数据传输：

第一次：请求数据的发送
第二次：响应数据的发送。

好比在快餐店点一份炒饭：
先要发起请求：点一份炒饭，再有快餐店提供的对应响应：提供一份炒饭

（3）客户端和服务端

服务端：在常见的网络数据传输场景下，把提供服务的一方进程，称为服务端，可以提供对外服务。

客户端：获取服务的一方进程，称为客户端。

对于服务来说，一般是提供：

客户端获取服务资源

好比在银行办事：

银行提供存款服务：用户（客户端）保存资源（现金）在银行（服务端）

银行提供取款服务：用户（客户端）获取服务端资源（银行替用户保管的现金）

（4）常见的客户端服务端模型

最常见的场景，客户端是指给用户使用的程序，服务端是提供用户服务的程序：

1.客户端先发送请求到服务端

2.服务端根据请求数据，执行相应的业务处理

3.服务端返回响应：发送业务处理结果

4.客户端根据响应数据，展示处理结果（展示获取的资源，或提示保存资源的处理结果）

这个客户端服务器模型在网络编程中非常常见，我们必须熟悉过程。

  为了理解这里的每个过程，咱们还是把一家餐馆比作是一个服务器

  然后呢，我现在来到这家餐馆吃饭，首先我要点菜吧，我说来一个回锅肉盖饭，这就是发送请求，然后餐馆把菜给端上来相当于把响应给返回了，而从点餐到上菜之间的这段时间相当于餐馆要去做这个饭，要注意，一家餐馆好不好不就相取决于做饭的过程吗，那做的好生意才好，这个做菜的过程就是根据请求计算响应，菜做好了服务员把菜端到我面前这就是响应显示。

  好了，这就是我们给大家介绍的一些关于网络编程的基础知识。我们具体写一个回显服务器及客户端的一个应用场景

4.回显服务器代码

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

public class UdpEchoSever {
    
    

    private DatagramSocket socket = null;

//    port 表示端口号
//    服务器在启动的时候，需要关联上一个端口号
//    收到数据的时候，就会根据这个端口号决定把数据交给哪个进程
//    虽然此处port写的类型式 int，但是实际上端口号是一个两个字节的无符号整数
//    范围： 0~65535

    public UdpEchoSever(int port) throws SocketException {
    
    
        this.socket = new DatagramSocket(port);
    }

//    通过这个方法来启动服务器
    public void start() throws IOException {
    
    

        System.out.println("服务器启动！！");
//    服务器一般都是持续运行的 （7*24）
        while (true) {
    
    
//        1.读取请求，当前服务器不知道客户端啥时候发来请求。receive 方法也会阻塞
//            如果真的有请求过来，此时receive就会返回
//            receive 参数DatagramPacket 是一个输出型参数，socket 中读到的数据会设置到这个参数的对象中
//            DatagramPacket 在构造的时候需要指定一个缓冲区，通常使用 byte[]
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
//            这个数据包对象要程序员自定义缓冲区大小
            socket.receive(requestPacket);

//       把 reuqestPacket 对象里面的内容给取出来，作为一个字符串
            String request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());

//        2.根据请求来计算响应
            String response = process(request);


//        3.把响应写回给客户，这时候也需要构造一个 DatagramPacket
//            此处给DatagramPacket 设置的长度，必须是“字节的个数”
//            如果直接去response.length() 此处得到的式，字符串的长度，也就是“字符的个数”
//            当前的 responsePacket 在构造的时候，还需要指定这个包要发给谁
//            其实发送的目标，就是发送请求的一方
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),
                    response.getBytes().length,
                    requestPacket.getSocketAddress()
            );
            socket.send(responsePacket);

//            4.日志打印
            String log = String.format("[%s:%d]  req: %s   resp: %s",
                    requestPacket.getAddress().toString(),
                    requestPacket.getPort(),
                    request,response);
        }

    }

//     这里的process 方法负责的功能，就是根据请求来计算响应
//     当前是一个回显服务器，就是把客户端的请求直接返回回去
    private String process(String request) {
    
    
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        UdpEchoSever udpEchoSever = new UdpEchoSever(9090);
        udpEchoSever.start();
    }

}

服务器代码注意事项

5.回显客户端代码

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

public class UdpEchoClient {
    
    
    private DatagramSocket socket = null;
    private String severIp;
    private int port;

    public UdpEchoClient(String severIp,int port) throws SocketException {
    
    
        this.socket = new DatagramSocket(); // 这里不需要指定端口号，由系统自己分配
        this.severIp = severIp;
        this.port = port;
    }

    public void start() throws IOException {
    
    
    
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("客户端启动！");
        
        while(true){
    
    
        
//            1.从标准输入读入一个数据，构造请求
            System.out.print("->");
            String request = scanner.nextLine();
            if(request.equals("exit")){
    
    
                System.out.println("客户端下线！");
                return;
            }
            
//           2. 将这个字符串构造成一个Udp请求，并发送数据
//            这里的 DatagramPacket 中，既要包含具体的数据，又要包含这个数据要发给谁
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(
                    request.getBytes(),
                    request.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(severIp), port
            );
            socket.send(requestPacket);
            
//            3.尝试从服务器读取相应
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socket.receive(responsePacket);
            String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());
            
//            4.打印日志
            String log = String.format("req: %s  resp: %s",request,response);
            System.out.println(log);
        }
    }

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

//        环回IP ： 127.0.0.1 环回Ip 就相当于主机本身
//        当前，客户端和服务器在同一台主机上，所以客户端中写的服务器 Ip是 127.0.0.1 即可
//        如果在不同主机上，此时就需要写成对应主机的服务器Ip上
        UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        udpEchoClient.start();
    }
}

客户端代码注意事项

由于是客户端先给服务器发请求（客户端服务器概念的定义决定的）

既然是客户端先发，客户端这边就得先知道服务器的 IP 和 端口号

服务器如果收到了客户端的数据，服务器也就知道了客户端的IP 和端口号

运行展示

在客户端依次输入结果，打印请求和响应,同时服务器打印客户端主机和端口号及请求响应，客户端输入 exit，客户端下线…

  今天网络编程就讲到这里，希望大家多多练习，谢谢大家的阅读与欣赏…