[网络协议]java网络编程

1.概述

邮件：

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：无线电台…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. 如何让准确的定位网络上的一台主机 192.168.16.124：端口， 定位上这个计算机上的某个资源。
2. 找到了这个主机，如何传输数据呢？

Javaweb:网页编程 、 B/S架构
网络编程：TCP/IP 、 C/S

2.网络通信要素

如何实现网络的通信？

• 通信双方的地址：IP+端口，才定位到一台主机的某个应用
• 规则：网络通信的协议：TCP/IP
  

3.IP

IP 地址：InetAddress

• 唯一定位一台网络上的计算机

• （记忆特殊IP）127.0.0.1： 本机localhost

• ip地址的分类：

  1. IPV4： 127.0.0.1 ,4个字节组成。，0~255， 42亿~；30亿都在北美，亚洲4亿。2011年就用尽；
     IPV6： fe80::f0e0:7383:ad8e:f32f%3 ，128位。8个无符号整数

2406:da18:ddf:4000:67d5:b226:cad7:125b

2. 公网（互联网）—私网（局域网）

   公网：ABCD地址

   私网：192.168.xx.xx,专门给组织内部使用。

• 域名：记忆IP问题！（由于IP地址具有不方便记忆并且不能显示地址组织的名称和性质等缺点，人们设计出了域名，并通过网域名称系统（DNS，Domain Name System）来将域名和IP地址相互映射，使人更方便地访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP地址数串。）
  IP：www.vip.com

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
//测试IP
//InetAddress 类封装计算机的 IP 地址,不包含端口号
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //查询本机IP地址
        InetAddress byName = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        InetAddress byName1 = InetAddress.getByName("localhost");
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(localHost);
        //查询网络IP地址
        InetAddress byName2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println(byName2);

        System.out.println("============");
        System.out.println(byName2.getAddress());// 返回的是一个字节数组  无用
        System.out.println(byName2.getCanonicalHostName());//返回规范的名字
        System.out.println(byName2.getHostAddress());//IP
        System.out.println(byName2.getHostName());//域名，或者自己电脑的地址
    }
}
output：
SCSE-PC/192.168.0.107
www.baidu.com/110.242.68.4
============
[B@17c68925
110.242.68.4
110.242.68.4
www.baidu.com

4.端口

• 端口表示计算机上一个程序的进程；
• 不同的进程有不同的端口号！用来区分软件！
• 被规定0~65535
• TCP，UDP：65535*2个端口 tcp：80 udp：80 单个协议下，端口号不能冲突
• 端口的分类
  • 共有端口 0~1023 内置的进程使用
    HTTP：80
    HTTP：443 如访问https：//www.baidu.com:443 访问的还是百度
    FTP：21
    TELENT：23
  • 程序注册端口：1014-49151，分配给用户和程序
    Tomcat：8080
    MySql：3306
    Oracle：1521
  • 动态、私有端口：49152~65535

netstat -ano #查看所有的端口
netstat -nao|findstr “7808” #查看指定的端口
tasklist|findstr “8696”#查看指定端口的进程
Ctrl + Shift +ESC //打开任务管理器的快捷键

import java.net.InetSocketAddress;
//InetSocketAddress类用于实现 IP 套接字地址 (IP 地址+端口号)，用于socket 通信
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080);
        System.out.println(inetSocketAddress);
        System.out.println(inetSocketAddress.getAddress());//获取 InetAddress 对象
        System.out.println(inetSocketAddress.getHostName());//获得主机名
        System.out.println(inetSocketAddress.getPort());//获得端口号
    }
}

5.通信协议

协议：约定，就好比中国人交流说的是普通话

网络通信协议： 速率，传输码率，代码结构，传输控制…

问题：非常的复杂

大事化小：分层

TCP/IP协议簇：实际上是一组协议

重要的协议：
TCP：用户传输协议
UDP：用户数据报协议
IP：网络互联协议

TCP UDP 对比：

• TCP：可以想象成打电话，需要连接、稳定；三次握手，四次挥手；客户端，服务器；传输完成，释放连接，效率低

最少需要三次握手，保证稳定连接！
A：你瞅啥？
B：瞅你咋地？
A：干一场

四次挥手
A：我要分手了
B：我知道你要分手了
B：你真的要分手吗？
A：我真的要分手了

• UDP：可以想象成发短信，不连接，不稳定；客户端、服务端：没有明确的解现；不管有没有准备好，都可以发给你；DDOS：洪水攻击！ 发垃圾包 堵塞线路 （饱和攻击）；

6.TCP

6.1模拟聊天
先启动服务端，再启动客户端！！！！

客户端：

• 连接服务器 Socket
• 发送消息

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
//客户端----》模拟聊天
public class TCPClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
           //1.获取服务器的IP地址和端口号
            InetAddress serverIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port = 9999;
            //2.创建一个socket连接
            socket = new Socket(serverIP, port);
            //3.发送消息，使用IO流
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("欢迎学习Java！".getBytes());

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            os.close();
            socket.close();
        }

    }
}

服务器端

• 建立服务的端口 ServerSocket
• 等待的用户的连接 accept
• 接收用户的消息

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

//服务器端
public class TCPServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //1.得有一个IP地址（本机127.0.0.1）和端口号
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            //2.等待客户端连接过来
            socket = serverSocket.accept();
            //3.读取客户端的消息-----》输入流
            is = socket.getInputStream();
           /*
            //如果有中文，超过1024个字节会乱码
             byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                System.out.println(new String(buffer, 0, len));
            }
             */

           //管道流
            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());


        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭资源
            baos.close();
            is.close();
            socket.close();
            serverSocket.close();
        }
    }
}

6.2模拟文件上传
客户端

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
// 客户端
public class TCPClientDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.建立连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9000);
        // 2.创建输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        // 3.读取文件
        FileInputStream stream = new FileInputStream(new File("subei.jpg"));
        // 4.输出测试文件
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len = 0;
        while((len = stream.read(buffer)) != -1){
            os.write(buffer,0,len);
        }
        // 5.通知服务器已发送完成
        socket.shutdownOutput();
        // 6.确定服务器已经收到，断开连接
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] buffer2 = new byte[1024];
        int len2 = 0;
        while((len2 = stream.read(buffer2)) != -1){
            byteArrayOutputStream.write(buffer2,0,len2);
        }
        System.out.println(byteArrayOutputStream);
        // 7.关闭流
        byteArrayOutputStream.close();
        inputStream.close();
        stream.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

服务器端

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

// 服务器
public class TCPServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 1.创建一个服务器地址
        ServerSocket socket = new ServerSocket(9000);
        // 2.监听客户连接
        Socket accept = socket.accept();    // 阻塞式监听，能等待用户连进来
        // 3.获取输入流
        InputStream is = accept.getInputStream();
        // 4.确定存放文件的位置
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("resort.jpg");
        // 5.写入文件
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len = 0;
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            fileOutputStream.write(buffer,0,len);
        }
        // 6.通知客户端收集完毕
        OutputStream outputStream = accept.getOutputStream();
        outputStream.write("服务器已经收集成功，请断开连接！".getBytes());
        // 7.关闭流
        outputStream.close();
        fileOutputStream.close();
        is.close();
        accept.close();
        socket.close();
    }
}

7.初识Tomcat

服务器端：

• 自定义 S
• Tomcat服务器 S ：Java后台开发

客户端：

• 自定义 C
• 浏览器 B

8.UDP

Java使用DatagramSocket代表UDP协议的Socket，DatagramSocket的唯一作用就是接收和发送数据报，Java使用DatagramPacket来代表数据报，DatagramSocket接收和发送的数据都是通过DatagramPacket对象完成的。

1.发信息

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

//不需要连接服务器；在UDP中不存在客户端和服务器端，该处类名仅为模拟
public class UdpClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.建立一个socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //2.创建包
        String msg = "你好啊！";
        InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 9090;
        //数据报包：数据，数据的起始长度，要发送给谁
        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();
    }
}

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class UdpServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        //2.接收数据包
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);
        socket.receive(packet);

        System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));
        //3.关闭流
        socket.close();
    }
}
output：
127.0.0.1
你好啊！

2.循环发信息

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

public class chatSenderDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);
        //控制台读取，System.in输入
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        while(true){
            String data = reader.readLine();
            byte[] bytes = data.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,0,bytes.length,new InetSocketAddress("localhost",9090));
            socket.send(packet);

            if(data.equals("bye")){
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}
input:
nihao
nihao2
bye

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

public class chatReceiveDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);

        while(true){
            byte[] data = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length);
            socket.receive(packet);

            byte[] datas = packet.getData();
            String receiveData = new String(datas);
            System.out.println(receiveData);
            if(receiveData.equals("bye")){
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}
output:
nihao                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           
nihao2                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          
bye                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

3.在线聊天
利用多线程

发送端

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

public class TalkSend implements Runnable {
    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader reader = null;

    private int fromport;
    private String toID;
    private int toPort;

    public TalkSend(int fromport, String toID, int toPort) throws SocketException {
        this.fromport = fromport;
        this.toID = toID;
        this.toPort = toPort;
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(fromport);
        reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
    }
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            String data = null;
            try {
                data = reader.readLine();
                byte[] bytes = data.getBytes();
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,0,bytes.length,new InetSocketAddress(this.toID,this.toPort));
                socket.send(packet);
                if(data.equals("bye")){
                    break;
                }
            }
             catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            socket.close();
        }

    }
}

接收端

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

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

    public TalkReceive(int port,String msgFrom) throws SocketException {
        this.port = port;
        this.msgFrom = msgFrom;
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(port);
    }
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            try {
                byte[] data = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length);
                socket.receive(packet);
                byte[] datas = packet.getData();
                String receiveData = new String(datas);
                System.out.println(msgFrom + ":" + receiveData);
                if(receiveData.equals("bye")){
                    break;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}

//学生端
public class TalkStudent {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //开启两个线程
            new Thread(new TalkSend(7777,"127.0.0.1",9999)).start();
            new Thread(new TalkReceive(8888,"老师")).start();

    }
}

//教师端
public class TalkTeache {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new Thread(new TalkSend(5555,"localhost",8888)).start();
        new Thread(new TalkReceive(9999,"学生")).start();
    }
}

9.URL

URL又被称为统一资源定位符：定位互联网上的某一个资源
URL的一般语法格式为：(带方括号[]的为可选项)

协议：//iP地址：[端口]//路径

如https://www.baidu.com
注意www.baidu.com是通过DNS域名解析iPhone地址得到的
DNS域名解析：www.baidu.com —> xxx.xxx.xxx.xxx

import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

public class test01 {
    public static void main(String[] args) throws MalformedURLException {
        URL url = new URL("http://localhost:8080/helloworld/index.jsp?username = tutu && password = 123");
        System.out.println(url.getProtocol());// 协议
        System.out.println(url.getHost());// 主机IP
        System.out.println(url.getPath());// 路径
        System.out.println(url.getPort());//端口
        System.out.println(url.getFile());//文件名
        System.out.println(url.getQuery());//参数

    }
}
output:
http
localhost
/helloworld/index.jsp
8080
/helloworld/index.jsp?username = tutu && password = 123
username = tutu && password = 123