[网络协议]网络编程-TCP

软件结构分类

C/S结构 ：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有ＱＱ、迅雷等软件
B/S结构 ：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等

网络编程三要素

• IP地址
• 端口号
• 协议

IP地址

• 设备在网络中的地址, 是唯一的标识
• 全称”互联网协议地址”，也称IP地址。是分配给上网设备的数字标签。常见的IP分类为：ipv4和ipv6
  简单来说 : 就是设备在网络中的唯一标识 , 想要连接哪一台电脑 , 就找到此电脑在网络中的ip地址

ipv4是由4个字节组成, 通常使用点分十进制表示法

ipv6是由16个字节组成, 每两个字节为一组, 通常使用冒分十六进制表示法

ipv6表示的特殊情况

命令行窗口中的IP操作

• 常用命令：
  • ipconfig：查看本机IP地址
  • ping IP地址：检查网络是否连通
• 特殊IP地址：
  • 127.0.0.1：是回送地址也称本地回环地址，可以代表本机的IP地址，一般用来测试使用

Java中的IP操作

为了方便我们对IP地址的获取和操作，Java提供了一个类InetAddress 供我们使用
InetAddress：此类表示Internet协议（IP）地址

static InetAddress getByName?(String host) 在给定主机名的情况下获取InetAddress类的对象
String getHostName?() 获取此 IP 地址的主机名
String getHostAddress?() 返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）

端口

• 应用程序在设备中的唯一标识
• 端口号：应用程序的唯一标识方式 , 用两个字节表示的整数值，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或者应用。
  我们自己使用1024以上的端口号就可以了。

协议

• 数据在网络中传输的规则, 常见的协议有UDP协议和TCP协议
• UDP协议
  • 用户数据报协议(User Datagram Protocol)
  • UDP是面向无连接通信协议
  • 速度快，有大小限制一次最多发送64K，数据不安全，易丢失数据。
• 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
  • 速度慢，没有大小限制，数据安全

TCP通信原理

• TCP通信协议是一种可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象
• 通信之前要保证连接已经建立
• 通过Socket产生IO流来进行网络通信

TCP发送数据的步骤(客户端)

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1 创建客户端的Socket对象 Socket(String host, int port) 与指定服务端连接
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10086);

        // 2 通过Socket对象获取网络中的输出流 写数据
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("hello world".getBytes());
        os.flush();
        // 没有手动写结束标记
        
        // 3 释放资源
        os.close(); // 关闭输出流会自动添加结束标记
        socket.close();
    }
}

TCP接收数据的步骤(服务端)

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1 创建服务端的Socket对象 : ServerSocket类
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);

        // 2 监听客户端连接, 并接受连接, 返回一个Socket对象
        System.out.println("阻塞之前...");
        Socket socket = serverSocket.accept(); // accept函数会阻塞, 除非接受到客户端连接
        System.out.println("阻塞之后...");

        // 3 获取网络中的输入流, 用来读取客户端发来的数据
        InputStream is = socket.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len;
        while((len = is.read(bys)) != -1) { // read函数会阻塞, 除非读到结束标记
            System.out.print(new String(bys, 0, len));
        }

        // 4 释放资源 : 服务端一般不会关闭
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

TCP的三次握手(建立连接)

TCP案例一 客户端向服务端发送图片

• 客户端:

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1 创建Socket对象
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10000);

        // 把本地文件中的图片读到内存中
        // 创建高效的字节输入流
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("F:\\p1.jpg"));

        // 把网络中字节输出流封装成高效的字节输出流
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());

        // 从本地中读一个字节 再把字节发送到服务端
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len;
        while((len = bis.read(bys)) != -1) { // 读到结束标记后停止, 但不写入结束标记
            bos.write(bys, 0, len);
            bos.flush();
        }
        socket.shutdownOutput(); // 写入结束标记

        // =====================等待服务端的反馈============================

        // 把网络中的字节输入流封装成高效的字符输入流
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        String s = br.readLine();
        System.out.println(s);

        br.close();
        bos.close();
        bis.close();
        socket.close();
    }
}

• 服务端

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1 创建ServerSocket对象
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10000);

        // 2 监听客户端的连接
        Socket socket = serverSocket.accept();

        // 3 把网络中的字节输入流封装成高效的字节输入流
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());

        // 4 创建本地的高效字节输出流
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("day12\\p1.jpg"));

        // 5 使用网络字节输入流接收一个字节 再通过本地的字节输出流把字节写到本地文件中去
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len;
        while((len = bis.read(bys)) != -1) {
            bos.write(bys, 0, len);
            bos.flush();
        }

        // =====================给客户端反馈==========================
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
        bw.write("感谢, 很好看");
        bw.newLine();
        bw.flush();

        // 释放资源
        bw.close();
        bos.close();
        bis.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

TCP案例二 客户端从服务端下载图片

• 客户端:

public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10010);

        // 高效的网络字节输入流
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        // 高效的本地字节输出流
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("day12\\src\\com\\xiaobo\\homework04\\p1.jpg"));

        byte[] bys = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = bis.read(bys)) != -1) {
            bos.write(bys, 0, len);
            bos.flush();
        }

        //=====================给予服务端反馈=====================
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
        bw.write("下载成功!");
        bw.newLine();
        bw.flush();

        //=====================关闭资源=====================
        bw.close();
        bos.close();
        bis.close();
        socket.close();
    }
}

• 服务端:

public class ServerDemo {
    // 定义有3个线程的线程池
    private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10010);

        while (true) {
            Socket socket = serverSocket.accept(); // 接收客户端连接
            threadPool.submit(new ServerThread(socket));
        }
    }
}

public class ServerThread implements Runnable {
    private Socket socket;

    public ServerThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            // 高效的网络字节输出流
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
            // 高效的本地字节输入流
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("F:test1\\p2.jpg"));

            byte[] bys = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = bis.read(bys)) != -1) {
                bos.write(bys, 0, len);
                bos.flush();
            }
            socket.shutdownOutput(); // 结束标记

            // 高效的网络字符输入流
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String s = br.readLine();
            System.out.println(s);

            //=====================无资源的关闭=====================
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}