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Java学习日志（二十三）

网络编程

软件结构
网络编程三要素

协议
IP地址
端口号

TCP通信程序（Socket）

TCP通信程序概述
TCP通信的原理
TCP通信的客户端程序
TCP通信的服务器端程序

网络编程

软件结构

C/S结构：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有ＱＱ、迅雷等软件。
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B/S结构：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等。

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网络编程三要素

协议

网络通信协议：通信协议是对计算机必须遵守的规则，只有遵守这些规则，计算机之间才能进行通信。这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样，协议中对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守，最终完成数据交换。

TCP/IP协议：传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是 Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

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TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。
三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。
第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认。
第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求。
第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。整个交互过程如下图所示。
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完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如下载文件、浏览网页等。

IP地址

IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。

IP地址分类

IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成 a.b.c.d 的形式，例如 192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。
IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。有资料显示，全球IPv4地址在2011年2月分配完毕。为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成 ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789 ，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

常用命令：

查看本机地址
```
  ipconfig
```

检查网络是否连通

  ping 空格 IP地址 
  ping 220.181.57.216 
  ping www.baidu.com

特殊的IP地址

  本机IP地址： 127.0.0.1 、 localhost

端口号

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TCP通信程序（Socket）

TCP通信程序概述

TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互，通信的两端，要严格区分为客户端（Client）与服务端（Server）。
两端通信时步骤：

服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
客户端主动连接服务器端，连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。

在Java中，提供了两个类用于实现TCP通信程序：

客户端： java.net.Socket 类表示。创建 Socket 对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建立连接开始通信。
服务端： java.net.ServerSocket 类表示。创建 ServerSocket 对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。

TCP通信的原理

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TCP通信的客户端程序

TCP通信的客户端程序：向服务器发送请求连接，和服务器经过三次握手建立逻辑连接；客户端可以给服务器发送数据，读取服务器回写的数据。
表示客户端的类：
java.net.Socket：该类实现客户端套接字（也称为“套接字”）。套接字是两台机器之间通信的端点。
套接字：封装了IP地址和端口的网络软件

构造方法：
Socket(String host, int port) 创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。
参数：

    String host：主机名称/IP地址 表示本机IP：127.0.0.1/localhost
    int port：端口号

成员方法：
OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流。
InputStream getInputStream() 返回此套接字的输入流。

实现步骤：

创建客户端Socket对象，构造方法封装服务器的IP地址和端口号
使用Socket对象中的方法getOutputStream，获取网络字节输出流OutputStream对象
使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write，给服务器发送数据
使用Socket对象中的方法getInputStream，获取网络字节输入流InputStream对象
使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read，读取服务器回写的数据
释放资源（关闭socket）

注意：

在创建客户端对象Socket的时候，向服务器发送请求连接，和服务器经过三次握手建立逻辑连接
服务器已经启动，那么客户端就可以给服务器发送数据
服务器没有启动，客户端就会抛出连接异常java.net.ConnectException: Connection refused: connect
客户端和服务器之间进行交互，必须使用Socket中提供的网络流，不能用自己创建的流

代码示例：客户端程序

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建客户端Socket对象，构造方法封装服务器的IP地址和端口号
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
        //2.使用Socket对象中的方法getOutputStream，获取网络字节输出流OutputStream对象
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write，给服务器发送数据
        os.write("你好服务器".getBytes());
        //4.使用Socket对象中的方法getInputStream，获取网络字节输入流InputStream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //5.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read，读取服务器回写的数据
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = is.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        //6.释放资源（关闭socket）
        socket.close();
    }
}

TCP通信的服务器端程序

TCP通信的服务器端程序：接收客户端的请求和客户端建立逻辑连接；接收客户端发送的数据，给客户端回写数据
表示服务器的类：
java.net.ServerSocket：该类实现服务器套接字
构造方法：
ServerSocket(int port) 创建绑定到指定端口的服务器套接字。

服务器有一件特别重要的事情，必须明确是哪个客户端请求的服务器：
在服务器有一个成员方法，叫accept可以监听并获取到请求的客户端Socket对象
Socket accept() 侦听对此套接字的连接并接受它。
一直等待客户端的连接，有客户端请求，就会获取到客户端

实现步骤：

创建服务器ServerSocket对象，构造方法和系统要指定的端口号
使用ServerSocket对象中的方法accept，监听并获取到请求的客户端Socket对象
使用Socket对象中的方法getInputStream，获取网络字节输入流InputStream对象
使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read，读取客户端发送的数据
使用Socket对象中的方法getOutputStream，获取网络字节输出流OutputStream对象
使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write，给客户端回写数据
释放资源（Socket，ServerSocket）

代码实现：服务器端程序

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建服务器ServerSocket对象，构造方法和系统要指定的端口号
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
        //2.使用ServerSocket对象中的方法accept，监听并获取到请求的客户端Socket对象
        Socket socket = server.accept();
        //3.使用Socket对象中的方法getInputStream，获取网络字节输入流InputStream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read，读取客户端发送的数据
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = is.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        //5.使用Socket对象中的方法getOutputStream，获取网络字节输出流OutputStream对象
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //6.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write，给客户端回写数据
        os.write("收到，谢谢".getBytes());
        //7.释放资源（Socket，ServerSocket）
        socket.close();
        server.close();

    }
}