[网络协议]JAVA网络编程

网络编程

网络的相关概念

网络通信

1. 概念:两台设备之间通过网络实现数据传输
2. 网络通信:将数据通过网络从一台设备传输到另一台设备
3. java.net包下提供了一系列的类或接口，供程序员使用，完成网络通信

网络

1. 概念:两台或多台设备通过一 定物理设备连接起来构成了网络
2. 根据网络的覆盖范围不同，对网络进行分类:

• 局域网:覆盖范围最小，仅仅覆盖一个教室或一个机房
• 城域网:覆盖范围较大，可以覆盖一个城市
• 广域网:覆盖范围最大，可以覆盖全国，甚至全球，万维网是广域网的代表

ip地址

1. 概念:用于唯一标识网络中的每台计算机
2. 查看ip地址: ipconfig
3. ip地址的表示形式:点分十进制xx.xx.xx.xx
4. 每一个十进制数的范围: 0~255
5. ip地址的组成=网络地址+主机地址，比如: 192.168.16.69
6. iIPv6是互联网工程任务组设计的用于替代IPv4的下一代IP协议， 其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址[1]
7. 由于IPv4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联的障碍

ipv4地址分类

特殊的127.0.0.1表示本机地址

域名

1. www.baidu.com
2. 好处:为了方便记忆，解决记ip的困难
3. 概念:将ip地址映射成域名

端口号

1. 概念:用于标识计算机上某个特定的网络程序
2. 表示形式:以整数形式，范围0~65535
3. 0~1024已经被占用，比如ssh 22, ftp 21, smtp 25 http 80
4. 常见的网络程序端口号:
   • tomcat :8080
   • mysql:3306
   • oracle:1 521
   • sqlserver:1433

网络通信协议

协议(tcp/ip)

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写，中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。[示意图]

TCP和UDP

TCP协议:传输控制协议

1. 使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道
2. 传输前，采用"三次握手"方式，是可靠的
3. TCP协议进行通信的两个应用进程:客户端、服务端
4. 在连接中可进行大数据量的传输
5. 传输完毕，需释放已建立的连接，效率低

UDP协议:用户数据协议

1. 将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
2. 每个数据报的大小限制在64K内，不适合传输大量数据
3. 因无需连接，故是不可靠的
4. 发送数据结束时无需释放资源(因为不是面向连接的)，速度快
5. 举例:厕所通知:发短信

InetAddress类

相关方法

1. 获取本机InetAddress对象getLocalHost
2. 根据指定主机名/域名获取ip地址对象getByName
3. 获取InetAddress对象的主机名getHostName
4. 获取InetAddress对象的地址getHostAddress

package www.xz.api;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

/**
 * @author 许正
 * @version 1.0
 * 演示InetAddress 类的使用
 */
public class API_ {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {

        //1. 获取本机的InetAddress 对象
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(localHost);//LAPTOP-I62POI0T/172.22.93.206

        //2. 根据指定主机名获取InetAddress对象
        InetAddress host1 = InetAddress.getByName("LAPTOP-I62POI0T");
        System.out.println("host1=" + host1);

        //3. 根据域名返回InetAddress对象， 比如www.baidu.com 对应 的对象
        InetAddress host2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println("host2=" + host2);//www.baidu.com/110.242.68.4

        //4. 通过InetAddress 对象，获取对应的地址
        String host2Address = host2.getHostAddress();
        System.out.println("host2 对应的ip =" + host2Address);

        //5. 通过InetAddress 对象，获取对应的主机名/或者域名
        String host2Name = host2.getHostName();
        System.out.println("host2 对应的主机名/域名=" + host2Name);//www.baidu.com




    }
}

Socket

基本介绍

1. 套接字(Socket)开发网络应用程序被广泛采用，以至于成为事实上的标准。
2. 通信的两端都要有Socket,是两台机器间通信的端点
3. 网络通信其实就是Socket间的通信。
4. Socket允许程序把网络连接当成一个流， 数据在两个Socket间通过IO传输。
5. 一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端

示意图:

TCP网络通信编程

基本介绍

1. 基于客户端——服务端的网络通信
2. 底层使用的是TCP/IP协议
3. 应用场景举例:客户端发送数据，服务端接受并显示
4. 基于Socket的TCP编程

案例演示

服务端

package www.xz.socket;

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

/**
 * @author 许正
 * @version 1.0
 * 服务端
 */
public class SocketTCP02Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端，在8888端口进行监听");

        Socket accept = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务端 socket=" + accept.getClass());

        InputStream inputStream = accept.getInputStream();

        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream, "utf8"));

//        byte[] buf = new byte[8];
//        int readLength = 0;
//        while ((readLength = inputStream.read(buf)) != -1) {
//            System.out.println(new String(buf, 0, readLength));
//        }

        System.out.println(bufferedReader.readLine());

        OutputStream outputStream = accept.getOutputStream();
        outputStream.write("你好，客户端！宝塔镇河妖~".getBytes());
        accept.shutdownOutput();

        bufferedReader.close();
        outputStream.close();
        accept.close();

    }
}

客户端

package www.xz.socket;

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

/**
 * @author 许正
 * @version 1.0
 * 客户端
 */
public class SocketTCP02Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
        System.out.println("客户端 socket=" + socket.getClass());

        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("你好，服务端！天王盖地虎~".getBytes());
        socket.shutdownOutput();

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream, "utf8"));
        String readLine = "";
        while ((readLine = bufferedReader.readLine()) != null) {
            System.out.println(readLine);
        }


        outputStream.close();
        bufferedReader.close();
        socket.close();


    }
}

netstat指令

1. netstat -an可以查看当前主机网络情况，包括端口监听情况和网络连接情况
2. netstat -an | more可以分页显示
3. 要求在dos控制台下执行

说明:

(1)Listening表示某个端口在监听
(2)如果有一个外部程序(客户端)连接到该端口，就会显示一条连接信息
(3)可以输入 ctrl + c 退出指令

TCP网络通讯不为人知的秘密

当客户端连接到服务端后，实际上客户端也是通过一个端口和服务端进行通讯的，这个端口是TCP/IP来分配的，是随机的（不确定的）

UDP网络通信编程[了解]

基本介绍

1. 类DatagramSocket和DatagramPacket实现了基于UDP协议网络程序。
2. UDP数据报通过数据报套接字DatagramSocket发送和接收，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地， 也不能确定什么时候可以抵达。
3. DatagramPacket对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。
4. UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接

基本流程

1. 核心的两个类/对象DatagramSocket与DatagramPacket
2. 建立发送端，接收端
3. 建立数据包
4. 调用DatagramSocket的发送、接收方法
5. 关闭DatagramSocket

案例演示

接收端

package www.xz.udp;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;

/**
 * @author 许正
 * @version 1.0
 * UDP接收端A
 */
public class UDPReceiverA {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建一个DatagramSocket 对象，准备在9999接收数据
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(9999);
        //2.构建一个DatagramPacket 对象，准备接收数据
        //  UDP协议，一个数据包最大为64K
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
        //3.调用接收方法，将通过网络传输的DatagramPacket 对象填充到packet对象
        //  提示:当有数据包发送到本机的9999端口时，就会接收到数据
        //  如果没有数据包发送到本机的9999端口，就会阻塞等待。
        System.out.println("接收端A 正在等待接收数据...");
        datagramSocket.receive(datagramPacket);

        //4.把packet 进行拆包 ， 取出数据并显示
        int length = datagramPacket.getLength();
        byte[] data = datagramPacket.getData();
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        byte[] buf = "好的，明天见".getBytes();
        datagramPacket = new DatagramPacket(buf, 0, buf.length, InetAddress.getByName("192.168.1.110"),9998);

        datagramSocket.send(datagramPacket);


        //5.关闭资源
        datagramSocket.close();
        System.out.println("A端退出...");


    }
}

发送端

package www.xz.udp;

import java.io.IOException;
import java.net.*;

/**
 * @author 许正
 * @version 1.0
 * UDP发送端B
 */
public class UDPSenderB {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //1.创建DatagramSocket 对象，准备在9998端口接收数据
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(9998);

        //2.将需要发送的数据，封装到DatagramPacket对象
        byte[] bytes = "hello，明天吃火锅~~".getBytes();

        //说明:封装的DatagramPacket对象 data 内容字节数组，data.length ，主机(IP) ,端口
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length, InetAddress.getByName("192.168.1.110"), 9999);

        datagramSocket.send(datagramPacket);

        //接收Receiver发送的信息
        byte[] buf = new byte[1024];
        datagramPacket = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        System.out.println("接收端B正在等待接收数据");
        datagramSocket.receive(datagramPacket);
        //把datagramPacket进行拆包,并输出
        int length = datagramPacket.getLength();
        byte[] data = datagramPacket.getData();
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);


        //关闭资源
        datagramSocket.close();
        System.out.println("B端退出...");

    }
}