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[网络协议]【Java】网络编程：IP地址（InetAddress类）、Port端口（InetSocketAddress类）、通信协议（TCP/UDP）

视频学习：【狂神说Java】网络编程实战讲解
文章阅读：
JAVA网络编程

1 网络编程相关概念

地球村
现代科技的迅速发展，缩小了地球上的时空距离，国际交往日益频繁便利，因而整个地球就如同是茫茫宇宙中的一个小村落。
信件
计算机网络
计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接（有线性、无线）起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
网络编程的目的
传播交流信息/数据交换、通信。
想要达到这个效果，需要什么
（1）定位到计算机上的某个资源【主机号：端口号】
（2）用介质传输数据
网络编程
网络编程不等于网站编程，网络编程即使用套接字来达到进程间通信，现在一般称为TCP/IP编程。

JavaWeb	网络编程
网页编程	TCP/IP
B/S架构	C/S架构

网络编程中的要素
（1）地址：IP和端口号
（2）规则：网络通信协议【主要是传输层协议】
万物皆对象。
JAVA中一定有类来表示协议和地址，没有就自己写。

用户认为的信息之间传输只是建立以两个应用程序上，实际上在TCP连接中是靠套接字来作为他们连接的桥梁。
TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点，这种端点就叫做套接字（socket）或插口。套接字用（IP地址：端口号）表示，区分不同应用程序进程间的网络通信和连接。主要有3个参数：通信的目的IP地址、使用的传输层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。

2 IP地址（InetAddress类）

IP协议：Internet Protocol 互联网协议/网际协议
IP地址：InetAddress类（不能new，要使用getXX()方法获取）
（1）唯一定位一台网络上计算机
（2）127.0.0.1：本机localhost
（3）测试IP命令：ping D.D.D.D【cmd，输入ping www.baidu.com】
（4）查看IP命令：ipconfig
InetAddress类方法：
public static InetAddress getLocalHost()获得本地主机地址对象。
public static InetAddress getByName(String host)根据主机名称获得地址。
public static InetAddress[] getAllByName(String host)获得所有相关地址对象。
public String getHostAddress()获取IP地址字符串
public String getHostName()获得IP地址主机名。

IP地址的分类：
（1）IPV4/IPV6

IPV4：4字节32位整数，并分成4段8位的二进制数，每8位之间用圆点隔开，每8位整数可以转换为一个0~255的十进制整数。（2011年就用尽）
【例如：255.255.255.255】
IPV6：16字节128位整数，并分成8段十六进制数，每16位之间用圆点隔开，每16位整数可以转换为一个0~65535的十进制数。
【例如：FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF】

（2）公网（互联网）/私网（局域网）

公有地址（Public address）：由 Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。这些 IP 地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构，公有IP全球唯一，通过它直接访问因特网（直接能上网）。
私有地址（Private address）：属于非注册地址，专门为组织机构内部使用，私有 IP 不能直接上网。

cmd窗口命令查找ip地址：
在这里插入图片描述

域名：就是将一串难以记忆的 IP地址，变成域名，方便记忆。
ping (Packet Internet Groper)，因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序。Ping发送一个ICMP；回声请求消息给目的地并报告是否收到所希望的ICMP echo （ICMP回声应答）。它是用来检查网络是否通畅或者网络连接速度的命令。

InetAddress类提供的方法：

package nett;

import java.net.InetAddress;

public class TestInetAddress {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //查询本机的ip地址(三种方式）
        InetAddress localhost1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        InetAddress localhost2 = InetAddress.getByName("localhost");
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(localhost1);
        System.out.println(localhost2);
        System.out.println(localHost);
        System.out.println("=================");
        //查询网站ip地址
        InetAddress name = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println(name);
        System.out.println("=================");
        //常用方法
        System.out.println(name.getHostAddress());//获取主机ip地址
        System.out.println(name.getHostName());// 获取域名
        System.out.println(name.getCanonicalHostName());//获取规范的主机ip地址
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

3 Port端口（InetSocketAddress类）

端口号：在通信实体上进行网络通讯程序的唯一标识。不同的进程有不同的端口号。
端口号被规定为：0-65535
单个协议下，端口号不能冲突。
TCP/UDP协议，他们是两套端口号，它们端口号相同是不冲突的，每个协议都是独立的。每个都有0-65535（*2）。TCP80，UDP80可以同时存在。
端口分类（一般是两个字节）：
（1）共有端口0-1023
HTTP：80
HTTPS：443
FTP：21
Telet：23
（2）程序注册端口：1024-49151，分配给用户或者程序
Tomcat：8080
Mysql：3306
Oracle：1521
（3）动态、私有：49152-65535
DOS命令：netstat -ano 查看所有端口

【快捷键Ctrl+Shift+ESC】任务管理器里面的端口号：
在这里插入图片描述
InetSocketAddress类：

package nett;

import java.net.InetSocketAddress;

public class TesyInetSocketAddress {
    public static void main(String[] args) {

        InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080);
        InetSocketAddress socketAddress1 = new InetSocketAddress("localhost", 8080);

        System.out.println(socketAddress);
        System.out.println(socketAddress1);
        System.out.println("====================");

        System.out.println(socketAddress.getAddress());//ip地址
        System.out.println(socketAddress.getHostName());//主机名称,可以在hosts文件里面自己写
        System.out.println(socketAddress.getPort());//端口
    }
}

在这里插入图片描述

自己配置本机映射地址：修改hosts文件即可
在这里插入图片描述

4 通信协议

协议：约定。
网络通信协议：速率，传输码率，代码结构，传输控制…
复杂的问题：大事化小，分层处理
重点TCP/IP协议

TCP：用户传输协议	UDP：用户数据报协议
连接，稳定	不连接，不稳定
三次握手四次挥手	一次性交付
客户端、服务端	客户端、服务端
传输完成，释放连接，效率低	没有明确的界限，不管有没有准备好，都可以发给你
【打电话】	【发短信】

TCP的三次握手四次挥手：
三次握手是TCP建立连接过程的机制。客户向服务器发送请求后，服务器要确认客户的连接请求，然后客户要对服务器的确认进行确认。
四次挥手是TCP释放连接过程的机制。任何一方都可以在数据传送结束后发出连接释放的通知，待对方确认后就进入了半关闭状态。当另一方也没有数据再发送时，则发送连接释放通知，对方确认后就完全关闭了TCP连接。
在这里插入图片描述

4.1 TCP

【打电话】需要建立连接。

客户端：
1.建立连接Socket
2.发送消息

服务器：
1.建立服务连接的端口ServerSocket
2.等待用户的连接ServerSocket.accept()
3.接收用户信息

如果是服务器端和客户端都在自己的电脑上，运行程序的时候一定要先运行服务器端的代码，让服务器处于运行状态，准备接收客户端的信息，然后运行客户端的代码。

4.1.1 TCP实现用户通信

客户端：

package nett.demo1;

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

//客户端
public class TcpClientDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        //要知道服务器地址
        try {
            InetAddress serverIp = InetAddress.getByName("localhost");
            int port = 9999;
            //2.创建连接
            socket = new Socket(serverIp,port);
            //3.发生消息 IO流
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if (os != null) {
                os.close();
            }
            if (socket != null) {
                socket.close();
            }
        }
    }
}

服务器：

package nett.demo1;

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

//服务端
public class TcpServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket accept = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //1. 得有一个地址
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            //2.等待客户端连接过来
            accept = serverSocket.accept();
            //3.读取客户端消息
            is = accept.getInputStream();

            //管道流
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buff = new byte[1024];
            int len = -1;

            while ((len = is.read(buff)) != -1) {
                baos.write(buff, 0, len);
            }
            System.out.println(baos.toString());

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (baos != null) {
                baos.close();
            }
            if (is != null) {
                is.close();
            }
            if (accept != null) {
                accept.close();
            }
            if (serverSocket != null) {
                serverSocket.close();
            }
        }
    }
}

先启动服务端，再启动客户端（否则发送端抛出异常）：
在这里插入图片描述

4.1.2 TCP实现文件上传

客户端：socket.shutdownOutput();//确定服务器接收完毕，才能够断开连接

package nett.demo02;

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

/*
客户端：
1.建立连接
2.发送文件
3.断开连接
 */
public class TcpClientDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.建立连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        //2.创建一个输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.读取文件
        FileInputStream is = new FileInputStream(new File("C:\\Users\\wangyifan0122\\Pictures\\头像\\1.jpg"));
        byte[] buff = new byte[1024];
        int len;
        //4.写出文件
        while ((len = is.read(buff)) != -1) {
            os.write(buff, 0, len);
        }

        //通知服务器，我已经结束了
        socket.shutdownOutput();//我已经传输完了的意思

        //5.确定服务器接收完毕，才能够断开连接
        is.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

服务端：

package nett.demo02;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*
服务器：
1.建立服务连接的端口 ServerSocket
2.等待用户的连接 accept
3.接收用户文件
4.告诉客户端接收完毕
4.断开连接
 */
public class TcpServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.创建服务
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        //2.监听客户端连接，服务器accept=客户端socket
        Socket accept = serverSocket.accept();
        //3.获取输入流
        InputStream is = accept.getInputStream();

        //4.文件输出，用文件的管道流
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("receive.jpg"));
        byte[] buff = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = is.read(buff)) != -1){
            fos.write(buff,0,len);
        }

        fos.close();
        is.close();
        accept.close();
        serverSocket.close();
    }
}

运行截图：
在这里插入图片描述

4.2 UDP

【发短信】不用连接，需要知道对方的地址。

发送端：
1.建立一个Socketnew DatagramSocket();
2.建个包new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, address, port);
3.发送包socket.send(packet);

接收端：
1.开放端口new DatagramSocket(端口号);
2.接收包socket.receive(packet);

4.2.1 UDP消息发送

发送端：

package nett.demo03;

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

//发送端
public class UdpClientDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1.建立一个Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //2.建个包
        String msg = "你好啊，服务器";
        //3.发送给谁
        InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 9090;
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, address, port);

        //4.发送包
        socket.send(packet);
    }
}

接收端：

package nett.demo03;

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

//接收端
public class UdpServerDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        //接收数据包
        byte[] buff =new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buff, 0, buff.length);

        socket.receive(packet);//阻塞接收

        System.out.println(packet.getAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getData().length));

        socket.close();
    }
}

先运行接收端再运行发送端（否则发送端直接结束）：
在这里插入图片描述

4.2.2 UDP循环发送/接收

发送端：

package nett.demo04;

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

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

        socket.close();
    }
}

接收端：

package nett.demo04;

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

//接收方
public class UdpReceiveDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);
        while (true) {
            //准备接收包裹
            byte[] container = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);
            socket.receive(packet);//阻塞式接收包裹


            byte[] data = packet.getData();
            String receiveData = new String(data, 0, data.length);

            System.out.println(receiveData);

            //断开连接 bye
            if (receiveData.equals("bye")){
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}