网络编程
网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。
1.什么是计算机网络
把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。
计算机网络的主要功能 ? 资源共享 ? 信息传输与集中处理 ? 均衡负荷与分布处理 ? 综合信息服务 (www/综合业务数字网络 ISDN)
2.网络的基本概念
1.协议：计算机网络通信必须遵守的规则。
2.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。
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，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。
域名：例如：www.sina.com.cn
本地IP：127.0.0.1 等同于localhost ? 3.端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535。其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。
通过，协议+IP地址+端口号，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互
3.网络通信协议
通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则，在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、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才能完成数据交换。
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。
TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层，每层分别负责不同的通信功能。 链路层：链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动。 网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。 运输层：主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议。 应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。
4.TCP协议
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，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：客户端给服务端发一个 SYN 报文，并指明客户端的初始化序列号 ISN。此时客户端处于 SYN_SENT 状态。首部的同步位SYN=1，初始序号seq=x，SYN=1的报文段不能携带数据，但要消耗掉一个序号。
第二次握手：服务器收到客户端的 SYN 报文之后，会以自己的 SYN 报文作为应答，并且也是指定了自己的初始化序列号 ISN(s)。同时会把客户端的 ISN + 1 作为ACK 的值，表示自己已经收到了客户端的 SYN，此时服务器处于 SYN_RCVD 的状态。
在确认报文段中SYN=1，ACK=1，确认号ack=x+1，初始序号seq=y。
第三次握手：客户端收到 SYN 报文之后，会发送一个 ACK 报文，当然，也是一样把服务器的 ISN + 1 作为 ACK 的值，表示已经收到了服务端的 SYN 报文，此时客户端处于 ESTABLISHED 状态。服务器收到 ACK 报文之后，也处于 ESTABLISHED 状态，此时，双方已建立起了连接。
为什么三次握手？
第一次握手：客户端发送网络包，服务端收到了。 这样服务端就能得出结论：客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。 第二次握手：服务端发包，客户端收到了。 这样客户端就能得出结论：服务端的接收、发送能力，客户端的接收、发送能力是正常的。不过此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常。 第三次握手：客户端发包，服务端收到了。 这样服务端就能得出结论：客户端的接收、发送能力正常，服务器自己的发送、接收能力也正常。
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。
四次挥手
建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次挥手（也有将四次挥手叫做四次握手的）。这由TCP的半关闭（half-close）造成的。所谓的半关闭，其实就是TCP提供了连接的一端在结束它的发送后还能接收来自另一端数据的能力。
TCP 连接的拆除需要发送四个包，因此称为四次挥手(Four-way handshake)，客户端或服务端均可主动发起挥手动作。
刚开始双方都处于ESTABLISHED 状态，假如是客户端先发起关闭请求。四次挥手的过程如下：
第一次挥手：客户端发送一个 FIN 报文，报文中会指定一个序列号。此时客户端处于 FIN_WAIT1 状态。 即发出连接释放报文段（FIN=1，序号seq=u），并停止再发送数据，主动关闭TCP连接，进入FIN_WAIT1（终止等待1）状态，等待服务端的确认。
第二次挥手：服务端收到 FIN 之后，会发送 ACK 报文，且把客户端的序列号值 +1 作为 ACK 报文的序列号值，表明已经收到客户端的报文了，此时服务端处于 CLOSE_WAIT 状态。 即服务端收到连接释放报文段后即发出确认报文段（ACK=1，确认号ack=u+1，序号seq=v），服务端进入CLOSE_WAIT（关闭等待）状态，此时的TCP处于半关闭状态，客户端到服务端的连接释放。客户端收到服务端的确认后，进入FIN_WAIT2（终止等待2）状态，等待服务端发出的连接释放报文段。
第三次挥手：如果服务端也想断开连接了，和客户端的第一次挥手一样，发给 FIN 报文，且指定一个序列号。此时服务端处于 LAST_ACK 的状态。 即服务端没有要向客户端发出的数据，服务端发出连接释放报文段（FIN=1，ACK=1，序号seq=w，确认号ack=u+1），服务端进入LAST_ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。
第四次挥手：客户端收到 FIN 之后，一样发送一个 ACK 报文作为应答，且把服务端的序列号值 +1 作为自己 ACK 报文的序列号值，此时客户端处于 TIME_WAIT 状态。需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 CLOSED 状态，服务端收到 ACK 报文之后，就处于关闭连接了，处于 CLOSED 状态。 即客户端收到服务端的连接释放报文段后，对此发出确认报文段（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1），客户端进入TIME_WAIT（时间等待）状态。此时TCP未释放掉，需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，客户端才进入CLOSED状态。 收到一个FIN只意味着在这一方向上没有数据流动。客户端执行主动关闭并进入TIME_WAIT是正常的，服务端通常执行被动关闭，不会进入TIME_WAIT状态。
5.UDP协议
UDP：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都使用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。
特点:数据被限制在64kb以内，超出这个范围就不能发送了。
6.TCP编程
6.1服务器端
服务器端： ? 1.创建ServerSocket对象（并绑定端口） ? 2.调用accept方法，等待来自客户端的连接 ? 3.调用getXXXStream方法，进行I/O ? 4.关闭Socket
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
?
public class TestServerSocket {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("服务端启动。。。");
//创建服务器，声明端口号9999
ServerSocket server=new ServerSocket(9999);
//等待连接
Socket socket=server.accept();
//通信
InputStream in=socket.getInputStream();
OutputStream out=socket.getOutputStream();
byte b[]=new byte[1024];
in.read(b);
//接收客户端发来的信息
System.out.println(new String(b).trim());
//向客户端发送信息
out.write("你好，我是服务器".getBytes());
//关闭
out.close();
in.close();
socket.close();
}
}
6.2客户端
客户端： ? 1.创建Socket对象，并连接服务器 ? 2.调用getXXXStream方法，进行I/O ? 3.关闭Socket
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
?
public class TestClientSocket {
public static void main(String[] args) throws Exception, IOException {
System.out.println("客户端启动。。。");
//创建客户端，建立连接
//127.0.0.1是要访问的ip地址 9999是定义的端口号
Socket ?client=new Socket("127.0.0.1",9999);
//通信
InputStream in=client.getInputStream();
OutputStream out=client.getOutputStream();
//向服务器发送信息
out.write("服务器你好，我是客户端！".getBytes());
byte b[]=new byte[1024];
in.read(b);
//接收服务器发来的信息
System.out.println(new String(b).trim());
//关闭
out.close();
in.close();
}
}
7.UDP编程
7.1服务器端
服务器： ? DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9000) ? DatagramPacket packet = DatagramPacket(byte[] buf, int,length) ? socket.receive(packet)
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
?
public class UDPserver {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建服务器 8888是定义的端口号
DatagramSocket server=new DatagramSocket(8888);
//通信
byte b [] =new byte[1024];
DatagramPacket p=new DatagramPacket(b, 0, b.length);
//接收数据
server.receive(p);
//打印数据
System.out.println(new String(b).trim());
//关闭
server.close();
}
}
7.2客户端
客户端： ? DatagramSocket socket = new DatagramSocket() ? DatagramPacket packet = DatagramPacket(byte[] buf, int ,length, InetSoketAddress) ? socket.send(packet)
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.SocketException;
?
public class UDPclient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建客户端
DatagramSocket client=new DatagramSocket();
//通信
byte b [] ="我还是我，客户端".getBytes();
//把数据打包 127.0.0.1是ip地址 同一个局域网的小伙伴可以互相发送接受
//8888是自定义的端口号
DatagramPacket p=new DatagramPacket(b,0, b.length,
new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8888));
//发送数据包
client.send(p);
//关闭
client.close();
}
}
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