JAVA学習ノート—ネットワークプログラミング

1.コンセプト

TCP: 接続を確立するには相手からの確認が必要です

UDP: 相手を気にせず送信するだけ

1.1 コンピュータネットワーク

コンピュータ ネットワークとは、地理的に異なる場所にある独立した機能を持つ複数のコンピュータとその外部デバイスを、通信回線を通じて接続することを指します。ネットワーク オペレーティング システム、ネットワーク管理ソフトウェア、ネットワーク通信プロトコルの管理と支援、リソースの共有、および情報転送のためのコンピュータ システムが使用されます。

1.2 ネットワークプログラミングの目的

例：ラジオ局（放送情報）のデータ交換

1.3 この効果を達成するには何が必要ですか?

ネットワーク上のホストを見つけるにはどうすればよいですか?

• ホストの IP アドレスとポート番号 (ホスト上のリソースの場所)

  このホストを見つけた後、データを転送するにはどうすればよいですか?

• JavaWeb: Web プログラミング (B/S)

• ネットワークプログラミング: TCP/IP (C/S)

2. ネットワーク通信要素

ネットワーク通信を実現するにはどうすればよいですか?

• 通信する双方のアドレス：IPアドレスとポート番号
• ルール：ネットワーク通信用プロトコル（TCP/IP参照モデル）

OSI 7層ネットワークモデル

TCP/IP 4 層概念モデル

まとめ：

1. ネットワークプログラミングには主に 2 つの問題があります

• ネットワーク上で 1 つ以上のホストを正確に見つける方法
• ホストを見つけた後の通信方法

2. ネットワークプログラミングの要素

• IPとポート番号
• ネットワーク通信プロトコル

3. すべてがオブジェクト (IP クラス、TCP クラス)

3. 知財

IPアドレスに対応するAPI：InetAddress

• ネットワーク コンピュータを一意に特定する
• 127.0.0.1: ローカルホスト

IP アドレスの分類:

• IPアドレス順に並べ替える
  • ipv4: たとえば、127.0.0.1 は 4 バイトで構成され、各バイトの長さは 0 ～ 255 です (42 億、2011 年にすべて使い尽くされました)
  • ipv6: 例: 240e:33d:2f9a:6600:948c:bd86:7d89:e527、128 ビットを表す 8 つの符号なし整数があります
• パブリックネットワークとプライベートネットワークの分類による（キャンパスネットワークはプライベートネットワークに属する）
  • クラスアドレス クラスアドレス
  • 192.168.xx.xx は組織内部専用 (LAN)
  • プライベートネットワークはLANとも呼ばれます

ドメイン名の誕生の理由:

• メモリIPアドレスの問題を解決する

//测试IP
public class TestInetAddress {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try {
    
    
            //查询本机地址
            InetAddress inetAddress1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            InetAddress inetAddress3 = InetAddress.getByName("localhost");
            InetAddress inetAddress4 = InetAddress.getLocalHost();
            //查询网站ip地址
            InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            //常用方法
            System.out.println(inetAddress2.getAddress());
            System.out.println(inetAddress2.getCanonicalHostName());//规范的名字
            System.out.println(inetAddress2.getHostAddress());//ip
            System.out.println(inetAddress2.getHostName());//域名：或者自己电脑的名字

            System.out.println(inetAddress1);
            System.out.println(inetAddress2);
            System.out.println(inetAddress3);
            System.out.println(inetAddress4);
        } catch (UnknownHostException e) {
    
    
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

4. ポート

ポートはコンピュータ上のプログラムのプロセスを表します

• ソフトウェアを区別するために、プロセスが異なればポート番号も異なります。
• コンピュータ上で実行するように指定されたプログラム: 0 ～ 65535
• 各プロトコルはこの量を実行できます (TCP、UDP: 65535*2)
• 異なるプロトコルのプログラムは同じポート番号を持つことができますが、同じプロトコルのプログラムは同じポート番号を持つことができません。そうしないと競合が発生します。

ポートの分類:

• パブリックポート 0-1023
• HTTP：80
• HTTPS：443
• FTP：21
• タレント：23

プログラム登録ポート 1024-49151 (ユーザーおよびプログラムへの割り当てに使用)

• トムキャット：8080
• MySQL：3306
• オラクル：1521

動的プライベートポート 49152-65535

//查看所有程序进程端口
netstat -ano

//查看某个具体的端口（用来检测哪个端口冲突）
netstat -ano|findstr "3306"

//查看指定端口的进程
tasklist|findstr "8696"

PIDとポート番号の違いは何ですか?

• ポート番号は、システムによって各プロセスに割り当てられる一意の識別子です。
• pid は各プロセスの ID であり、プログラムが実行されるとすぐに、システムは自動的に一意の pid をプロセスに割り当てます。プロセスが終了すると、pid はシステムによってリサイクルされ、新しく実行中のプログラムに割り当てられ続ける場合があります。

このマシンのマッピング アドレスを構成します: (何に使用されますか?)

インターネット上の Web サイトにアクセスする場合、コンピューターがアクセスできるようにするには、まず、DNS ドメイン ネーム サーバーを通じてネットワーク ドメイン名 (www.xx.com と同様) を IP アドレスに解決する必要があります。ドメイン名リクエストごとにドメイン名サーバーが解決して IP 情報を返すのを待たなければならない場合、ネットワークへのアクセス効率が低下しますが、Hosts ファイルを使用することで解決効率を向上させることができます。Windows システムの規定によれば、DNS 要求を行う前に、Windows システムはまず Hosts ファイルにそのようなアドレス マッピング関係があるかどうかを確認し、存在する場合は IP アドレス マッピングを呼び出し、存在しない場合はドメイン名を提案します。既知の DNS サーバーへの解決。つまり、ホストのリクエストレベルはDNSのリクエストレベルよりも高くなります。

5. 通信プロトコル

合意: 合意。職場で話している標準中国語と同じです。

ネットワーク通信プロトコル: 伝送速度…

TCP/IP プロトコル クラスター: これはインターネットの基盤であり、現在最も一般的なネットワーク形式です。TCP/IP は、TCP/IP プロトコル スイートを形成する、他の多くのプロトコルを含むプロトコル グループと同義です。より重要なものには、SLIP プロトコル、PPP プロトコル、IP プロトコル、ICMP プロトコル、ARP プロトコル、TCP プロトコル、UDP プロトコル、FTP プロトコル、DNS プロトコル、SMTP プロトコルなどが含まれます。

いくつかの重要な合意:

• TCP: ユーザートランスポートプロトコル
• UDP: ユーザー データグラム プロトコル

注目すべきプロトコル:

• TCP
• IP: インターネットプロトコル

TCP と UDP の比較:

TCP: 電話をかける

• 接続、安定性
• 3回の握手と4回の手を振る

三次握手（最少需要三次来保证稳定连接）
A:你瞅啥！
B:瞅你咋地！
A:干一场！

四次挥手
A:我要走了
B:你真的要走了吗
B:你真的真的要走了吗
A:我真的要走了

• クライアントサーバー
• 接続確立、送信完了、接続解除、効率が悪い

UDP: SMSを送信する

• 接続不要、不安定
• クライアント、サーバー (境界はあまり明確ではありません)
• 「ミサイル」には、相手が発射する準備ができているかどうかに関係なく、明確な目標があります
• DDOS フラッド攻撃 (スパム テキスト メッセージが回線をブロック)

6.TCP

通話: 接続が確立されました - 転送が完了しました - 接続が破棄されました

6.1 TCP プロトコルのワークフロー

1. クライアント
   • サーバーソケットに接続
   • メッセージを送ります

//客户端
public class TcpClientDemo01 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
    
    
            //1. 要知道服务器的地址
            InetAddress serverIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            //2. 端口号
            int port = 9999;
            //3. 创建一个socket 连接
            socket = new Socket(serverIP,port);
            //4. 发生消息 IO流
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好，世界".getBytes());
        } catch (IOException e) {
    
    
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
    
    
            if(socket!=null){
    
    
                try {
    
    
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
    
    
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            if(os!=null){
    
    
                try {
    
    
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
    
    
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }

    }
}

サーバ

• サーバーポートServerSocketの作成
• ユーザーの接続を待機しています accept()
• ユーザーメッセージを受信する

//服务端
public class TcpServerDemo01 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
    
    
            //1. 我有一个地址
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            while(true){
    
    
                //2. 等待客户端连接过来
                socket = serverSocket.accept();
                //3. 读取客户端的消息
                is = socket.getInputStream();
                //管道流 字符流
                baos = new ByteArrayOutputStream();
                byte[] buffer = new byte[1024];
                int len;
                while((len=is.read(buffer))!=-1){
    
    
                    baos.write(buffer,0,len);
                }
                System.out.println(baos.toString());
            }
            /*
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len=is.read(buffer))!=-1){
                String msg = new String(buffer,0,len);
                System.out.println(msg);
            }
            */

        } catch (IOException e) {
    
    
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
    
    
            //关闭资源
            if(baos!=null){
    
    
                try {
    
    
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
    
    
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            if(is!=null){
    
    
                try {
    
    
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
    
    
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            if(socket!=null){
    
    
                try {
    
    
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
    
    
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            if(serverSocket!=null){
    
    
                try {
    
    
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
    
    
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
}

まずサーバーを起動してメッセージの受信をリッスンし、次にクライアントが対応するアドレスに従ってメッセージを送信します。サーバーは接続を受信するとすぐに応答します。

6.2 ファイルのアップロード

サービスターミナル

public class TcpServerDemo02 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        //1. 创建服务
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
        //2. 监听客户端连接
        Socket socket = serverSocket.accept();//阻塞式监听，会一直等待客户端连接
        //3. 获取输入流
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4. 文件输出
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("/Users/xay/Desktop/编程/JAVA-FullStack/JavaSE/receive.jpg"));
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while((len=is.read(bytes))!=-1){
    
    
            fos.write(bytes,0,len);
        }
        //通知客户端接受完毕
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("文件接受完毕，可以断开连接".getBytes());
        //5. 关闭资源
        os.close();
        fos.close();;
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

クライアント

public class TcpClientDemo02 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        //1. 创建一个socket连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9000);
        //2. 创建一个输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3. 读取文件
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("/Users/xay/Desktop/编程/JAVA-FullStack/JavaSE/baidu1.jpg"));
        //4. 写出文件
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while((len = fis.read(bytes))!=-1){
    
    
            os.write(bytes,0,len);
        }
        //通知服务器，我已经结束
        socket.shutdownOutput();//我已传输完成

        //确定服务器接收完毕，才能断开连接
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //String byte[];
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] bytes2 = new byte[1024];
        int len2;
        while((len2 = inputStream.read(bytes2))!=-1){
    
    
            baos.write(bytes2,0,len2);
        }
        System.out.println(baos.toString());
        //5. 关闭
        baos.close();
        inputStream.close();
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

7.トムキャット

1. クライアント
   • クライアントカスタムC
   • ブラウザC
2. サーバ
   • サーバーサイドのカスタマイズ S
   • トムキャットS

補充:

• .bat は Windows システムでの実行可能ファイルです
• .shはLinuxシステムでの実行可能ファイルです。

8.UDP

8.1 UDP メッセージ送信

SMS の送信: 接続する必要はありません。相手のアドレスを知っていれば十分です。

1. 送信者 (クライアントまたはサーバーの場合があります)

//不需要连接服务器
public class UdpClientDemo01 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        //1. 建立一个Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //2. 建个包
        //发生给谁
        InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 9090;
        //数据，数据长度起始，结束，要发送给谁
        String msg = "你好，服务器！";
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, localhost, port);
        //3. 发送包
        socket.send(packet);
        //4. 关闭流
        socket.close();
    }
}

2. 受信者 (クライアントまたはサーバーの場合があります)

//服务器端，开放端口，还是要等待客户端的连接
public class UdpServerDemo01 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        //开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        //接受数据包
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length);//接收
        socket.receive(packet);//阻塞接收
        System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));
        //关闭连接
        socket.close();
    }
}

8.2. 相談

送信終了

public class UdpSenderDemo01 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);
        //准备数据：控制台读取
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        while(true){
    
    
            String data = reader.readLine();
            byte[] datas = data.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas,0,datas.length,new InetSocketAddress("localhost",6666));
            socket.send(packet);
            if(data.equals("bye")){
    
    
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}

受信側

public class UdpReceiveDemo02 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);
        while(true){
    
    
            //准备接受包裹
            byte[] container = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container,0,container.length);
            socket.receive(packet);//阻塞式接收包裹
            //断开连接 bye
            byte[] data = packet.getData();
            String receiveData = new String(data, 0, packet.getLength());
            System.out.println(receiveData);
            if(receiveData.equals("bye")){
    
    
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}

8.3. UDPでマルチスレッドオンライン相談を実現

送信終了

public class TalkSend implements Runnable {
    
    
    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader reader = null;
    private int fromPort;
    private String toIp;
    private int toPort;

    public TalkSend(int fromPort, String toIp, int toPort) {
    
    
        this.fromPort = fromPort;
        this.toIp = toIp;
        this.toPort = toPort;
        try{
    
    
            socket = new DatagramSocket(fromPort);
            //准备数据：控制台读取
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        }catch (Exception e){
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
    
    
        while (true) {
    
    
            String data = null;
            try {
    
    
                data = reader.readLine();
                byte[] datas = data.getBytes();
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, datas.length, new InetSocketAddress(this.toIp, this.toPort));
                socket.send(packet);
                if (data.equals("bye")) {
    
    
                    break;
                }
            } catch (Exception e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }

        }
        socket.close();
    }
}

受信側

public class TalkReceive implements Runnable {
    
    
    DatagramSocket socket = null;
    private int port;
    private String msgFrom;

    public TalkReceive(int port, String msgFrom) {
    
    
        this.port = port;
        this.msgFrom = msgFrom;
        try {
    
    
            socket = new DatagramSocket(port);
        } catch (Exception e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
    
    
        while (true) {
    
    
            try {
    
    
                //准备接受包裹
                byte[] container = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);
                socket.receive(packet);//阻塞式接收包裹
                //断开连接 bye
                byte[] data = packet.getData();
                String receiveData = new String(data, 0, packet.getLength());
                System.out.println(msgFrom + "：" + receiveData);
                if (receiveData.equals("bye")) {
    
    
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
    
    
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
        socket.close();
    }
}

学生

public class TalkStudent {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        //开启两个线程
        new Thread(new TalkSend(7777,"localhost",9999)).start();
        new Thread(new TalkReceive(8888,"老师")).start();
    }
}

教師

public class TalkTeacher {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        new Thread(new TalkSend(5555,"localhost",8888)).start();
        new Thread(new TalkReceive(9999,"学生")).start();
    }
}

9. URL

https://www.baidu.com/

URL: インターネット上のリソースを見つけるために使用される、Uniform Resource Locator。

DNS ドメイン名リゾルバー: ドメイン名 (www.baidu.com) を IP アドレス xxx.xxx に解決します。

構成：

协议://IP地址：端口号/项目/资源名

例：

public class URLDemo01 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws MalformedURLException {
    
    
        URL url = new URL("http://localhost:8080/helloworld/index.jsp?username=xay&password=123");
        System.out.println(url.getProtocol());//协议
        System.out.println(url.getHost());//主机ip
        System.out.println(url.getPort());//端口号
        System.out.println(url.getPath());//文件路径
        System.out.println(url.getFile());//文件全路径
        System.out.println(url.getQuery());//参数
    }
}

URL 経由でリソースをダウンロードする

public class URLDown {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        //1. 下载地址
        URL url = new URL("https://www.baidu.com/img/PCtm_d9c8750bed0b3c7d089fa7d55720d6cf.png");
        //2. 连接到这个资源 HTTP
        HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection();

        InputStream is = urlConnection.getInputStream();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("/Users/xay/Desktop/编程/JAVA-FullStack/JavaSE/JavaBasics/src/com/net/demo04/test.png");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while((len=is.read(bytes))!=-1){
    
    
            fos.write(bytes,0,len);//写出这个注释
        }
        fos.close();
        is.close();
        urlConnection.disconnect();//断开连接

    }
}

音楽ダウンロード

public class MusicDownload {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        URL url = new URL("https://m701.music.126.net/20230201161620/fbc4a9b932035588e92df9f6a2f27a3f/jdyyaac/obj/w5rDlsOJwrLDjj7CmsOj/14096431555/252f/b246/4da5/88c4d262ef5e22cb2a24b7c35922913b.m4a");
        HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection();
        InputStream is = urlConnection.getInputStream();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("/Users/xay/Desktop/编程/JAVA-FullStack/JavaSE/JavaBasics/src/com/net/demo04/abc.m4a");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while((len=is.read(bytes))!=-1){
    
    
            fos.write(bytes,0,len);
        }
        System.out.println("音乐下载完毕");
        fos.close();
        is.close();
        urlConnection.disconnect();
    }
}