[网络协议]Java基础——网络编程

网络编程

1.1 概述

1.2、网络通信的要素

如何实现网络通信？

1.网络编程中有两个主要的问题

• 如何定位到网络上的一台或者多台主机

  使用cmd——>ping命令，ping一个域名，可以看到访问的主机的IP地址

  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ztQmkDEl-1628853105623)(D:\learningappDataSave\Typora\image\image-20210809212819370.png)]

• 找到主机之后，如何进行通信。

2.网络编程中的三要素

• IP
• 端口号
• 网络通信协议(udp,tcp类)

1.3、IP

要想让网络中的计算机能够互相通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识号来指定要接收数据的计算机和识别发送的计算机，而lP地址就是这个标识号。也就是设备的标识

ip地址：InetAddress

• 使用IP可以唯一定位一台网络上的计算机
• 本机IP 127.0.0.1 本机localhost（唯一一个没网也能ping得通得ip）
• ip地址的分类
  • ipv4/ipv6
  • 公网（互联网）/私网（局域网）

可以用InetAddress查询Ip地址。

public class TestInetAddress {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //查询网站IP地址
            InetAddress ip1 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println(ip1);//www.baidu.com/163.177.151.109
            //查询本机
            InetAddress ip2 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(ip2);//飞雷神/192.168.153.1
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

还有一个InetSocketAddress类

1.4、端口

网络的通信，本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序，那么在网络通信时，如何区分这些应用程序呢?如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的应用程序了。也就是应用程序的标识

• 不同的进程有不同的端口号，用来区分应用程序
• 被规定
  • TCP 0~65535
  • UDP 0~65535
  • 单个协议下，端口不冲突就可以使用。
• 端口分类
  • 公有端口0~1023
    • HTTP:80
    • HTTPS:443
    • FTP:21
    • Telent:23
  • 程序注册端口012~49151
    • Tomcat：80
    • mysql：3306
    • Oracle：1521
  • 动态、私有

1.5、通信协议

协议:计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议

UDP协议

用户数据报协议(User Datagram Protocol)

• UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。

• 由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输

• 例如视频会议通常采用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议

TCP协议

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。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”

• 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

  形象记忆
  三次握手（连接）
  A:你愁啥？	 发送请求
  B:瞅你咋地？	回应请求
  A:来干一场！	确认链接
  
  
  四次挥手：（断开）
  

1.6、TCP模拟通信

客户端

1. 连接服务器
2. 发送消息

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

//客户端
public class TcpClientDemo01 {

    private static OutputStream os;
    private static Socket socket;

    public static void main(String[] args) {

        try {
            //1.获得服务器的地址、端口号
            InetAddress serverIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port=9999;//服务器的端口号
            //2.创建一个Sock连接
            socket = new Socket(serverIP,port);
            //使用该链接发送IO流消息
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好,吃饭了吗？".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {//关闭资源
            if(os!=null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

服务器

1. 建立服务的端口
2. 等待用户连接
3. 接收用户的消息

import com.sun.xml.internal.messaging.saaj.util.ByteOutputStream;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TcpServerDemo01 {

    private static ServerSocket serverSocket;
    private static Socket socket;
    private static InputStream stream;
    private static ByteOutputStream baos;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try {
            //给自己一个地址，端口号
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            while(true) {
                //等待客户端连接
                socket = serverSocket.accept();
                //读取客户端的消息
                stream = socket.getInputStream();

                //管道流
                baos = new ByteOutputStream();
                byte[] bytes = new byte[1024];
                int len;
                while ((len = stream.read(bytes)) != -1) {
                    baos.write(bytes, 0, len);
                }
                System.out.println(baos.toString());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            baos.close();
            try {
                stream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            serverSocket.close();
        }

    }
}

文件上传

客服端上传文件

import com.sun.xml.internal.messaging.saaj.util.ByteOutputStream;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class TcpClientDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建一个Socket连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9000);
        //socket的输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //读取文件的流
        FileInputStream fis = new FileInputStream("bg.jpeg");
        //写出文件

        byte[] bytes = new byte[1024];//缓冲区
        int len;
        while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {//读到缓冲区
            os.write(bytes, 0, len);//从缓冲区写到输出流
        }

        //通知服务器，我已经上传完成
        socket.shutdownOutput();

        //接收确定服务器接收完毕的信息，断开连接
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        ByteOutputStream bost = new ByteOutputStream();
        byte[] bytes2 = new byte[1024];
        int len2;
        while ((len2 = inputStream.read(bytes2)) != -1) {
            bost.write(bytes2,0,len2);
        }
        System.out.println(bost.toString());

        //关闭资源
        bost.close();
        inputStream.close();
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

服务器接收文件

package com.yong.tcp;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TcpServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建链接
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
        //监听客户端的连接
        Socket socket = serverSocket.accept();
        //获取输入流
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();//阻塞式监听，会一直等待

        //文件输出
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("receiver.jpeg");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            fos.write(bytes, 0, len);
        }

        //通知客户端，我已接收完毕
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("我接收完毕了，可以断开链接了".getBytes());

        //关闭资源
        os.close();
        fos.close();
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();

    }
}

1.7、UDP

UDP消息发送（聊天实现）

发送方

package com.yong.chat;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;

public class ChatSendDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //建立一个端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);

        //建立一个包裹
        //准备数据，从控制台
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        while (true) {

            String data = reader.readLine();//控制台控制输入
            byte[] datas = data.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, data.length(), new InetSocketAddress("localhost", 9999));

            //发送包裹
            socket.send(packet);

            if ("bye".equals(data)) {
                break;
            }

        }
        socket.close();
    }
}

接收方

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class ChatReceiverDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);

        while (true) {

            //准备接收包裹
            byte[] bytes = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length);

            socket.receive(packet);//阻塞式接受包裹
            byte[] data = packet.getData();//拿出消息
            String receiveData = new String(data, 0, data.length);//转为字符串，注意不要导错包

            System.out.println(receiveData);

            //退出接收
            if ("bye".equals(receiveData.trim())) {
                break;
            }

        }
        socket.close();
    }
}

1.8、URL

实例：

爬取网络资源，url是网络资源的地址

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

public class UrlDown {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //下载地址，
        URL url = new URL("https://m701.music.126.net/20210813190206/833ba2325a035b223f2f315a7a5b1d4f/jdyyaac/0353/055e/565e/4910a621a524e5158013a4ccdad535d9.m4a");

        //连接到这个资源
        HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();

        InputStream is = connection.getInputStream();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("富士山下（陈奕迅）.m4a");


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

        fos.close();
        is.close();
        connection.disconnect();//断开连接
    }
}