Java网络编程

网络编程概述

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

·在通信协议下，实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换

网络编程三要素

IP地址

·要想让网络中的计算机能够互相通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识号来指定
要接收数据的计算机和识别发送的计算机，而IP地址就是这个标识号。也就是设备的标识

端口

·网络的通信，本质是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序，那么在网络通信时，
如何区分这些应用程序呢？如果说IP地址可以唯一识别网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识
设备中的应用程序了。也就是应用程序的标识。

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，
这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。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。
常见的协议有UDP协议和TCP协议

IP地址

是网络中设备的唯一标识

IP地址分类两大类:

IPv4：是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。按照TCP/IP规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit
也就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是"11000000 10101000 00000001 01000010",这么长的地址，处理
起来也太费劲了。为了方便使用，IP地址通常被写成十进制的形式，中间使用符号".“分隔不同的字节
于是，上面的IP地址可以表示为"192.168.1.66”。IP地址的这种表示法叫做"点分十进制表示法"，这显然比1和0容易记忆得多

IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量越来越大，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，通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16字节一组，分成8组十六进制数，这样就解决了网络
地址资源数量不够的问题

IP地址

常用命令:

ipconfig:查看本机IP地址
ping IP地址:检查网络是否联通

特殊IP地址:

127.0.0.1：是回送地址，可以代表本机地址，一般来测试使用

InetAddress的使用

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

           方法名                            说明

static InetAddress getByName(String host)
确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址

String getHostName() 获取此IP地址的主机名

String getHostAddress() 返回文本显示的IP地址字符串

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

public class day4InetAddress的使用 {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //static InetAddress getByName(String host)    确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址
        InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.1.101");
        // String getHostName()]获取此IP地址的主机名
        String name = address.getHostName();
        // String getHostAddress() 返回文本显示的IP地址字符串
        String ip = address.getHostAddress();
        System.out.println("主机名："+name);
        System.out.println("ip地址: "+ip);
    }
}

端口

设备上应用程序的唯一标识

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

协议

协议:计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议

UDP协议:

·用户数据报协议(User Datagram Protocol)
·UDP是无连接通讯协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑联系。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协议消耗资源少，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
·例如视频会议通常采用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协议传输数据时，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

TCP协议

·传输协议(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相连，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
服务器端发出连接请求，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，客户端和服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠
第一次握手:客户端向服务器端发出连接请求，等待服务期确认
第二次握手:服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求
第三次握手:客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接

完成三次握手，连接了建立后，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
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。例如上传文件，下载文件，浏览网页等。

UDP通信原理

UDP协议是一种不可靠的网络协议，它在通信端各建立一个Socket对象，但是这两个Socket只是发送，接受数据的对象

因此基于UDP协议的通信双方而言，没有所谓的客户端和服务器的概念
Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket

UDP发送数据

发送数据的步骤

①创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
②创建数据，并把数据打包
③调用DatagramSocket对象的方法发送数据
④关闭发送端

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class day1UDP发送数据 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //①创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
        //DatagramSocket()
        //构建一个数据报套接字绑定到本地主机的任何可用的端口。
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        //②创建数据，并把数据打包
        //DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
        //指定主机上的指定端口发送数据包的长度 length数据报包结构。
        byte[] bys = "hello,udp,我来了".getBytes();
//        int length = bys.length;
//        InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.1.66");
//        int port = 10086;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length,InetAddress.getByName("192.168.1.66"),10086);
        //③调用DatagramSocket对象的方法发送数据
        //public void send(DatagramPacket p) 从这个套接字发送数据报包。
        ds.send(dp);
        //④关闭发送端
        ds.close();//close() 关闭该数据报套接字。
    }
}

UDP接收数据

接收数据的步骤

①创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
②创建一个数据包，用于接收数据
③调用DatagramSocket对象的方法接收数据
④解析数据包，并把数据在控制台显示
⑤关闭接收端

先接收，后发送

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

public class day2UDP接收数据 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //①创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
        //DatagramSocket(int port)
        //构建一个数据报套接字绑定到本地主机的指定端口。
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
        //②创建一个数据包，用于接收数据
        //DatagramPacket(byte[] buf, int length)
        //接收数据包长度 length DatagramPacket构建。
        byte[] bys = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length);
        //③调用DatagramSocket对象的方法接收数据
        ds.receive(dp);
        //④解析数据包，并把数据在控制台显示
        //getData()
        //返回数据缓冲区。
        byte[] datas = dp.getData();
        int len = dp.getLength();
//        String dataString = new String(datas,0,len);
//        System.out.println("数据是:"+dataString);
        System.out.println("数据是:"+new String(datas,0,len));
        //⑤关闭接收端
        ds.close();
    }
}

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，从而在通信的两端形成网络虚拟链路

一旦建立了虚拟的网络链路，两端的程序就可以通过虚拟链路进行通信
Java对基于TCP协议的网络提供了良好的封装，使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过Socket产生io流来进行网络通信

Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类

TCP发送数据

发送数据的步骤：

①创建客户端的Socket对象(Socket)
②获取输出流，写数据
③释放资源

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class day2TCP发送数据 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //①创建客户端的Socket对象(Socket)
        //Socket(InetAddress address, int port)
        //创建一个流套接字，并将其与指定的IP地址中的指定端口号连接起来。

        //Socket s = new Socket(InetAddress.getByName("192.168.1.101"),10000);

        //Socket(String host, int port)
        //创建一个流套接字，并将其与指定的主机上的指定端口号连接起来。
        Socket s = new Socket("192.168.1.101",10000);
        //获取输出流，写数据
        //getOutputStream()
        //返回此套接字的输出流。
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("hello,tcp,扬哥来啦".getBytes());
        //释放资源
        s.close();
    }
}

TCP接收数据

接收数据的步骤：

①创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)
②监听客户端连接，返回一个Socket对象
③获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
③释放资源

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

public class day3TCP接收数据 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //①创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)
        //ServerSocket(int port)
        //创建一个服务器套接字，绑定到指定的端口。
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
        Socket s = ss.accept();
        //②监听客户端连接，返回一个Socket对象
        //accept()
        //监听要对这个套接字作出的连接并接受它。
        //③获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = is.read(bys);
        String data = new String(bys,0,len);
        System.out.println("数据是:"+data);
        //释放资源
        s.close();
        ss.close();
    }
}