【Java高度プログラミング】ネットワークプログラミング

1. InetAddressクラスの使用

1.1. ネットワーク通信を実現するには2つの問題を解決する必要がある

• ネットワーク上の 1 つ以上のホストを正確に特定する方法、ホスト上の特定のアプリケーションを特定する方法
• ホストを見つけた後にデータを確実かつ効率的に転送する方法

1.2. ネットワーク通信の 2 つの要素

• 対応する質問 1: IP とポート番号
• 対応する質問 2: ネットワーク通信プロトコルの提供: TCP/IP 参照モデル (アプリケーション層、トランスポート層、ネットワーク層、物理 + データリンク層)

1.3. 通信要素 1: IP とポート番号

• 知財の理解
  • IP：インターネット上のコンピュータ（通信主体）を一意に識別するもの
  • InetAddress クラスを使用して Java で IP を表現する
  • IP 分類: IPv4 および IPv6、World Wide Web およびローカル エリア ネットワーク
  • 域名：www.baidu.com、www.mi.com
    • ドメイン名解決: ドメイン名は覚えやすいです。ネットワークに接続するときにホストのドメイン名を入力すると、ドメイン ネーム サーバー (DNS) がドメイン名を IP アドレスに変換する役割を果たします。ホストとの間で確立されます。
  • ローカル ループ アドレス: 127.0.0.1 に対応: localhost
• InetAddress クラス: このクラスのオブジェクトは特定の IP アドレスを表します
  • インスタンス化:
    • getByName(文字列ホスト)
    • getローカルホスト()
  • 一般的な方法:
    • getホスト名()
    • getホストアドレス()
• ポート番号: コンピュータ上で実行されているプロセス
  • 要件: プロセスごとに異なるポート番号
  • 範囲: 16 ビット整数 0 ～ 65535 として指定します。
• ポート番号と IP アドレスの組み合わせにより、ネットワーク ソケットが生成されます: Socket

1.4. 通信要素 2: ネットワーク通信プロトコル

OSI参照モデル	TCP/IP 参照モデル	TCP/IP参照モデルの各層に対応するプロトコル
アプリケーション層、プレゼンテーション層、セッション層	アプリケーション層	HTTP、FTP、Telnet、DNS…
トランスポート層	トランスポート層	TCP、UDP...
ネットワーク層	ネットワーク層	IP、ICMP、ARP…
データリンク層、物理層	物理層 + データリンク層	リンク

1.5、TCPとUDPの違い

• TCPプロトコル:
  • TCP プロトコルを使用する前に、TCP 接続を確立して送信データ チャネルを形成する必要があります。
  • 送信前は信頼性の高いポイントツーポイント通信「3ウェイハンドシェイク」方式
  • TCP プロトコル通信のための 2 つのアプリケーション プロセス: クライアントとサーバー
  • 接続内で大量のデータを転送できる
  • 送信が完了したら、確立された接続を解放する必要があり、非効率的です
• UDPプロトコル:
  • 接続を確立せずに、データ、送信元、宛先をパケットにカプセル化します。
  • 各データグラムのサイズは 64K に制限されています
  • 送信者の準備ができているかどうかに関係なく、受信者は受信を確認しないため、信頼性がありません
  • 放送できる
  • データ送信終了時にリソースを解放する必要がなく、オーバーヘッドが低く高速です。

1.6、TCP 3 ウェイ ハンドシェイクおよび 4 ウェイ ウェーブ

• 3回の握手

• 四回手を振った

2. TCPネットワークプログラミング

/**
 * 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() {
        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，用于输出数据
            os = socket.getOutputStream();
            // 3、写出数据的操作
            os.write("你好，我是客户端mm".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 4、资源的关闭
            if (os != null) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    //服务端
    @Test
    public void server () {
        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = 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()表示接收来自客户端的socket
            socket = ss.accept();
            // 3、获取输入流
            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);
            }

            System.out.println(socket.getInetAddress().getHostAddress() + "：" + baos.toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 5、关闭资源
            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();
                }
            }
        }
    }
}

/**
 * 客户端发送文件给服务端，服务端将文件保存在本地
 */
public class TCPTest2 {
    // 客户端
    @Test
    public void client () {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        FileInputStream fis = null;
        try {
            socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);
            os = socket.getOutputStream();
            fis = new FileInputStream(new File("beauty.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(new File("beauty1.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();
                }
            }
        }
    }
}

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

            // 接收来自于服务器端的数据，并显示到控制台上
            is = socket.getInputStream();
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer1 = new byte[20];
            int len1;
            while ((len1 = is.read(buffer1)) != -1) {
                baos.write(buffer1, 0, len1);
            }

            System.out.println(baos.toString());
        } 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 (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(new File("beauty2.jpg"));

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

            System.out.println("图片传输完成");

            // 服务器端给予客户单反馈
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好，美女，照片我已收到，非常漂亮！".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();
                }
            }
        }
    }
}

3. UDPネットワークプログラミング

public class UDPTest {
    // 发送端
    @Test
    public void sender () {
        DatagramSocket socket = null;
        try {
            socket = new DatagramSocket();

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

            socket.send(packet);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (socket != null) {
                socket.close();
            }
        }
    }
    // 接收端
    @Test
    public void receiver () {
        DatagramSocket socket = null;
        try {
            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()));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            socket.close();
        }
    }
}

4. URLプログラミング

4.1. URL (Uniform Resource Locator) の理解

• インターネット上のリソース アドレスに対応するユニフォーム リソース ロケーター

4.2. URL の 5 つの基本構造

• プロトコル
• CPU名
• ポート番号
• リソースアドレス
• パラメータリスト

4.3、インスタンス化の方法

• URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg?username=Tom")

4.4 一般的な方法

• public String getProtocol(): URLのプロトコル名を取得します。
• public String getHost(): URLのホスト名を取得します。
• public String getPort(): URLのポート番号を取得します。
• public String getPath(): URLのファイルパスを取得します。
• public String getFile(): URLのファイル名を取得
• public String getQuery(): URLのクエリ名を取得します。

4.5、対応する URL リソースを読み取り、ダウンロードできます

public static void main(String[] args) {
    HttpURLConnection urlConnection = null;
    InputStream is = null;
    FileOutputStream fos = null;
    try {
        URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg");
        urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
        urlConnection.connect();

        is = urlConnection.getInputStream();
        fos = new FileOutputStream("day10\\beauty3.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 {
        if (fos != null) {
            try {
                fos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (is != null) {
            try {
                is.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (urlConnection != null) {
            urlConnection.disconnect();
        }
    }
}