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JAVA-网络编程

01. 网络通信

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

02. 网络

概念：两台设备或多台设备通过一定的物理设备连接起来构成了网络
根据网络的覆盖范围不同，对网络进行分类
1. 区域网：覆盖范围最小，仅仅覆盖一个教室或一个机房
2. 城域网：覆盖范围较大，可以覆盖一个城市
3. 广域网：覆盖范围最大，可以覆盖全国，甚至是全球，万维网是广域网的代表

03. ip地址

1. 基本介绍

概念：用于唯一的标识网络中的每台计算机/主机
查看ip地址：ipconfig
ip地址的表现形式：点分十进制 xx.xx.xx.xx
1. ip表示：4个字节(32位)表示, 一个字节的范围是0 ~ 255
每个十进制的范围：0 ~ 255
ip地址的组成 = 网络地址 + 主机地址，比如：192.168.11.35
IPv6是互联网工程任务组设计的用于代替IPv4的下一代IP写一,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. ipv6使用128位表示地址, 是ipv4的四倍
由于IPv4最大的问题在于网络的地址资源有限,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网的障碍

2. ipv4地址分类

04. 域名

1. 介绍

www.baidu.com
好处：为了方便记忆，解决记ip的困难
概念：将ip地址映射成域名，如何映射，http协议

2. 端口号

概念: 用于标识计算机上某个特定的网络程序
表示形式：以整数形式，端口范围0 ~ 65535[2个字节表示端口0 ~ 2^16 – 1]
0 ~ 1024已经被占用，比如 ssh 22，ftp 21， smtp 25，http 80
常见的网络程序端口
1. tomcat：8080
2. mysql：3306
3. oracle：1521
4. sqlserver：1433

05. 网络通信协议

1. 网络协议的理解

网络协议是一种规则和约定的集合，用于在计算机网络中进行通信和数据交换。这些规则规定了数据在网络中的传输方式、格式、错误检测和纠正方法等。网络协议使得不同类型的计算机和设备可以互相通信，实现数据的可靠传输和有效交换。
想象一下，网络协议就像人们在进行交流时遵循的语言和礼仪规范。它确保了交流的顺畅和准确，使得信息能够按照一定的格式和流程进行传递。常见的网络协议包括TCP/IP、HTTP、FTP、SMTP等，它们各自负责不同的网络通信任务，如数据传输、网页浏览、文件下载、电子邮件发送等。

2. 协议(TCP/IP)

TCP/IP (Transmission ControlProtocol/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]
示意图

3. 模型

06. TCP和UDP

1. TCP协议:传输控制协议

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

2. UDP协议:用户数据协议

将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
每个数据报的大小限制在64K内，不适合传输大量数据
因无需连接，故是不可靠的
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

07. InetAddress类

1. 相关方法

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

2. 应用案例

要求:编写代码, 获取计算机的主机名和IP地址的相关API

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

/**
 *  演示InetAddress类
 */
public class API_ {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //1. 获取本机的InetAddress对象
        InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(inetAddress);//1.1 显示计算机名+ip

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

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

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

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

08. Socket

1. 基本介绍

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。
通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点
网络通信其实就是Socket之间的通信
Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket之间通过IO传输
一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通讯请求的为服务端

2. 示意图

当我们需要通讯的时候（读写数据）

socket.getOutputStream()
socket.getInputStream()

Socket 的理解

TCP编程，可靠
UDP编程，不可靠
客户端和服务器在通常情况下，是在不同主机的。碍于本人，客户端和服务器端在一台主机

09. TCP网络通信编程

1. 基本介绍

给予客户端—服务端的网络通信
底层使用的是TCP/IP协议
基于Socket的TCP编程

2. 应用案例1（使用字节流）

编写一个服务器端和一个客户端
服务器端在9999端口监听
客户端连接到服务器端，发送“hello，server！”，然后退出
服务器端接收到客户端发的信息，输出，退出
服务端类：

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

/**
 * 服务端
 */
public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路：
        //1. 在本机的9999端口监听，等待连接
        //1.1 细节：要求在本机没有其他服务在监听9999
        //1.2 细节：这个ServerSocket 可以通过accept() 返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接..");
        //2. 当有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
        //2.1 如果有客户端连接，则会返回Socket对象，程序继续运行
        Socket socket = serv服务器托管网erSocket.accept();
        System.out.println("服务器端socket = " + socket.getClass());
        //3. 通过socket。getInputStream() 读取客户端写入数据到数据通道的数据，显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4. IO读取
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int readLean = 0;
        while ((readLean = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            System.out.println(new String(bytes, 0, readLean));//根据读取到的实际长度，显示内容
        }
        //5. 关闭流对象和socket
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();//关闭
    }
}

客户端类：

package com.yzjedu.socket_;

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

/**
 * 03. 客户端
 */
public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1. 连接服务端（ip，端口）
        //1.1 解读连接本机的9999端口，如果连接成功，返回Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客户端socket = " + socket.getClass());
        //2. 连接上后，生成Socket,通过socket.getOutputStream()
        // 得到和socket 对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3. 通过输出流，写入数据到 数据通道
        outputStream.write("hello, server!".getBytes());
        //4. 关闭流对象和socket，必须关闭
        outputStream.close();
        socket.close();
    }
}

3. 应用案例2（使用字节流）

编写- -个服务端，和一个客户端
服务器端在9999端口监听
客户端连接到服务端，发送”hello, server”并接收服务器端回发的”hello,client”,再退出
服务器端接收到客户端发送的信息，输出，并发送”hello, client”, 再退出
注意：在发送完之后要设置结束标记
1. 设置写入结束标记socket.shutdownOutput()

服务器端类：

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

/**
 * 04. 服务端
 */
@SuppressWarnings("all")
public class SocketTCP02Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路：
        //1. 在本机的9999端口监听，等待连接
        //1.1 细节：要求在本机没有其他服务在监听9999
        //1.2 细节：这个ServerSocket 可以通过accept() 返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接..");
        //2. 当有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
        //2.1 如果有客户端连接，则会返回Socket对象，程序继续运行
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器端socket = " + socket.getClass());
        //3. 通过socket。getInputStream() 读取客户端写入数据到数据通道的数据，显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4. IO读取
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int readLean = 0;
        while ((readLean = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            System.out.println(new String(bytes, 0, readLean));//根据读取到的实际长度，显示内容
        }
        //5. 获取socket县关联的输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("hello, client".getBytes());
        socket.shutdownOutput();
        //6. 关闭流对象和socket
        outputStream.close();
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();//关闭
    }
}

客户端类：

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

/**
 * 05. 客户端
 */
@SuppressWarnings("all")
public class SocketTCP02Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1. 连接服务端（ip，端口）
        //1.1 解读连接本机的9999端口，如果连接成功，返回Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客户端socket = " + socket.getClass());
        //2. 连接上后，生成Socket,通过socket.getOutputStream()
        // 得到和socket 对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3. 通过输出流，写入数据到 数据通道
        outputStream.write("hello, server!".getBytes());
        //3.1 设置结束标记
        socket.shutdownOutput();
        //4. 获取socket关联的输入流，读取数据（字节），并显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int readLen = 0;
        while ((readLen = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            System.out.println(new String(bytes, 0, readLen));
        }

        //5. 关闭流对象和socket，必须关闭
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
    }
}

4. 应用案例3(使用字符流)

编写-个服务端，和一个客户端
服务端在9999端口监听
客户端连接到服务端，发送”hello, server” ,并接收服务端回发的”hello,client”,再退出
服务端接收到客户端发送的信息，输出，并发送”hello, client”,再退出
注意编写结束标记
1. shutdownOutput()
2. write.newLIne()//换行符，注意需要使用readLine()

服务器端：

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

@SuppressWarnings("all")
public class SocketTCP03Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路：
        //1. 在本机的9999端口监听，等待连接
        //1.1 细节：要求在本机没有其他服务在监听9999
        //1.2 细节：这个ServerSocket 可以通过accept() 返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接..");
        //2. 当有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
        //2.1 如果有客户端连接，则会返回Socket对象，程序继续运行
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器端socket = " + socket.getClass());
        //3. 通过socket。getInputStream() 读取客户端写入数据到数据通道的数据，显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4. IO读取，使用字符流,使用InputStreamReader 将 inputStream 转换成字符流
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);//输出

        //5. 获取socket相关联的输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello, Client 字符流");
        bufferedWriter.newLine();
        bufferedWriter.flush();
        //6. 关闭流对象和socket
        bufferedWriter.close();
        bufferedReader.close();
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();//关闭
    }
}

客户端：

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

@SuppressWarnings("all")
public class SocketTCP03Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1. 连接服务端（ip，端口）
        //1.1 解读连接本机的9999端口，如果连接成功，返回Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客户端socket = " + socket.getClass());
        //2. 连接上后，生成Socket,通过socket.getOutputStream()
        // 得到和socket 对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //3. 通过输出流，写入数据到 数据通道，使用字符流
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello,server 字符流");
        //3.1 设置结束标记
        bufferedWriter.newLine();//插入一个换行符，表示写入内容结束，注意：要求对方使用readLine()
        bufferedWriter.flush();//使用字符流，需要手动刷新，否则不会写入数据通道

        //4. 获取socket关联的输入流，读取数据（字节），并显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);

        //5. 关闭流对象和socket，必须关闭
        bufferedReader.close();
        bufferedWriter.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
    }
}

5. 应用案例4

编写一个服务端，和一个客户端
服务器端在8888端口监听
客户端连接到服务端，发送一-张图片d:lqie.png
服务器端接收到客户端发送的图片，保存到Src下，发送”收到图片”再退出
客户端接收到服务端发送的”收到图片”，再退出
该程序要求使用StreamUtils.java,我们直接使用（在开发里你会经常使用到同事或者公司的开发工具类）

服务器端：

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

public class TCPFileUploadServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1. 服务端在本机，监听8888
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端在8888端口监听...");
        //2. 等待客户端的连接
        Socket socket = serverSocket.accept();

        //3. 读取客户端发送的数据
        //3.1 通过socket得到一个输入流
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);

        //4. 将得到bytes数组，写入到指定的路径，就得到一个文件
        String filePath = "srcqie1.png";
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(filePath));
        bos.write(bytes);
        bos.close();

        //5. 向客户端回复收到图片
        //通过socket 获取到输出流
        BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
        writer.write("服务器：收到图片");
        writer.flush();
        socket.shutdownOutput();//设置写入结束标记
        //6. 关闭其他流
        writer.close();
        bis.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();

    }
}

客户端：

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

public class TCPFileUploadClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1. 创建客户端
      服务器托管网  Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
        //2. 创建读取磁盘的输入流
        String filePath = "d:qie.png";
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filePath));
        //2.1bytes 就是 filePath对应的字节数组
        byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);

        //3. 通过socket获取输出流，将bytes数据发送给服务端
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        bos.write(bytes);//将文件对应的字节数组的内容，写入到数据通道
        bos.flush();
        bis.close();
        socket.shutdownOutput();//设置写入数据的结束标记

        //接受从服务器回复的消息
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //使用StreamUtils 的方法，直接将 inputStream 读取到的内容 转成字符串
        String s = StreamUtils.streamToString(inputStream);
        System.out.println(s);


        //4. 关闭相关的流
        inputStream.close();
        bos.close();
        socket.close();
    }
}

StreamUtils.java:

import java.io.BufferedReader;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;

/**
 * 此类用于演示关于流的读写方法
 *
 */
public class StreamUtils {
	/**
	 * 功能：将输入流转换成byte[]， 即可以把文件的内容读入到byte[]
	 * @param is
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] streamToByteArray(InputStream is) throws Exception{
		ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();//创建输出流对象
		byte[] b = new byte[1024];//字节数组
		int len;
		while((len=is.read(b))!=-1){//循环读取
			bos.write(b, 0, len);//把读取到的数据，写入bos	
		}
		byte[] array = bos.toByteArray();//然后将bos 转成字节数组
		bos.close();
		return array;
	}
	/**
	 * 功能：将InputStream转换成String
	 * @param is
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	
	public static String streamToString(InputStream is) throws Exception{
		BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
		StringBuilder builder= new StringBuilder();
		String line;
		while((line=reader.readLine())!=null){
			builder.append(line+"rn");
		}
		return builder.toString();
		
	}

}

6. netstat指令

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
netstat -an | more可以分页显示
要求在dos控制台下执行win+r

说明：

Listening表示某个端口在监听
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.
可以输入ctrl + C退出指令
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，是不确定的，是随机的.
程序验证+ netstat

10. UDP 网络通信编程[了解]

1. 基本介绍

类DatagramSocket和DatagramPacket[数据包/数据报]实现了基于UDP协议网络程序。
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。
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
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

UDP说明:

没有明确的服务端和客户端,演变成数据的发送端和接收端
接收数据和发送数据是通过DatagramSocket对象完成
将数据封装到DatagramPacket 对象/装包
当接收到DatagramPacket 对象，需要进行拆包，取出数据
DatagramSocket 可以指定在那个端口接收数据

2. 基本流程

核心的两个类/对象DatagramSocket与DatagramPacket
建立发送端，接收端(没有服务端和客户端概念)
发送数据前，建立数据包/报DatagramPacket对象
调用DatagramSocket的发送、接收方法
关闭DatagramSocket

3. 应用案例

编写一个接收端A,和一一个发送端B
接收端A在9999端口等待接收数据(接收receive、发送send)
发送端B向接收端A发送数据”hello ,明天吃火锅~”
接收端A接收到发送端B发送的数据，回复”好的，明天见”，再退出
发送端接收回复的数据，再退出

接收端A：

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

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 socket = new DatagramSocket(9999);
        //2. 构建一个DatagramPacket 对象，准备接收数据
        //2.1 一个数据包最大是 64k
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.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
        //注意:当有数据包发送到 本机的9999端口，就会接收到数据
        //如果没有数据包发送到，本机的9999端口，就会堵塞等待
        System.out.println("接收端A 等待接收数据...");
        socket.receive(packet);
        //4. 可以把packet进行一个拆包，取出数据，并显示
        int length = packet.getLength();//实际接收到的数据长度
        byte[] data = packet.getData();//接收到数据
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        //--------回复信息----------
        //将需要发送的数据，封装到DatagramPacket对象
       data = "A：好的，没有问题".getBytes();
        //说明： 封装的 DatagramPacket对象 (内容字节数组, data.length, 主机ip, d端口)
        DatagramPacket datagramPacket =
                new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("192.168.131.1"), 9998);
        socket.send(datagramPacket);
        //5. 关闭资源

        socket.close();
        System.out.println("A端退出");
    }
}

发送端B：

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

public class UDPSenderB {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 创建 DatagramSocket对象，准备在 9998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[] data = "B：hello,明天吃火锅".getBytes();
        //3. 说明： 封装的 DatagramPacket对象 (内容字节数组, data.length, 主机ip, d端口)
        DatagramPacket datagramPacket =
                new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("192.168.131.1"), 9999);
        datagramSocket.send(datagramPacket);

        //---------接受从A端回复的信息-----------
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket1 = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
        datagramSocket.receive(datagramPacket1);

        int length = datagramPacket1.getLength();
        byte[] data1 = datagramPacket1.getData();
        String s = new String(data1, 0, length);
        System.out.println(s);
        //4. 关闭资源
        datagramSocket.close();
        System.out.println("B端退出");

    }
}

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UDP说明:

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