java网络编程

[TOC]

1、计算机网络概念

1、什么是计算机网络？

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（有线性、无线）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。

类比：信件

2、网络编程的目的

• ==传播交流信息==
• ==数据交换、通信==

3、想要达到这个效果，需要什么

1. 如何==准确的定位网络上的一台主机== 192.168.1.100： 端口，定位到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架构

4、网络通信要素

如何实现网络的通信？

• ==通信双方的地址==：
  • IP：
    • 192.168.1.100
  • 端口号
    • 8080
• ==规则：网络通信的协议==

5、TCP/IP参考模型

6、OSI七层参考模型 与 TCP/IP参考模型

7、小结

1. 网络编程中两个主要问题
   • 如何准确定位到网络上的一台或多台主机
   • 找到主机之后如何进行通信
2. 网络编程中的要素
   • IP 和 端口号
   • 网络通信协议
3. Java 万物皆对象

2、IP——InetAddress

ip地址：InetAddress

1. ==唯一定位一台网络上计算机==
2. ==127.0.0.1： 本机localhost==
3. ip地址的分类：IPV4/IPv6
   • IPV4 127.0.0.1 4个字节组成，0-255 42亿个 30亿都在北美，亚洲4亿。2011年就用尽
   • IPV6 ；128位。8个无符号整数！
4. 公网-私网

测试代码

package cn.bloghut.lesson01;

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

/**
 * @description 测试IP
 */
public class TestInetAddress {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //查询本机的ip地址
        InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");
        // InetAddress localhost = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        // InetAddress localhost = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(localhost);

        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(localHost);
        System.out.println("=================");
        //查询网站ip地址
        InetAddress name = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println(name);
        System.out.println("=================");
        //常用方法
        //System.out.println(name.getAddress());
        System.out.println(name.getHostAddress());//获取主机ip地址
        System.out.println(name.getHostName());// 获取域名
        System.out.println(name.getCanonicalHostName());//获取规范的主机ip地址
    }
}

3、端口——InetSocketAddress

==端口表示计算机上的一个程序的进程。==

1.  一栋楼表示一个ip ，这栋楼里面的 门牌号 就是端口号。
2. ==不同的进程有不同的端口号==！用来区分软件的。
3. 端口被规定为：0-65535
4. TCP ，UDP： 每个都有 0-65535 * 2 ，单个协议下，端口号不能冲突。
5. 端口分类
   • 公有端口：0-1023
     • HTTP ： 80
     • HTTPS ：443
     • FTP ： 21
     • Telnet： 23
   • 程序注册端口：1024-49151，分配给用户或者程序
     • Tomcat：8080
     • Mysql：3306
     • Oracle：1521
   • 动态、私有：49152-65535

netstat -ano #查看所有端口
netstat -ano  | findstr "5900" #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

相关代码

package cn.bloghut.lesson01;

import java.net.InetSocketAddress;

/**
 * @description TODO
 */
public class TesyInetSocketAddress {
    public static void main(String[] args) {

        InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080);
        InetSocketAddress socketAddress1 = new InetSocketAddress("localhost", 8080);

        // /127.0.0.1:8080
        System.out.println(socketAddress);
        // localhost/127.0.0.1:8080
        System.out.println(socketAddress1);
        System.out.println("====================");

        System.out.println(socketAddress.getAddress());//ip地址
        System.out.println(socketAddress.getHostName());//主机名称
        System.out.println(socketAddress.getHostString());
        System.out.println(socketAddress.getPort());//端口
        
    }
}

4、通信协议

协议：约定，就好比我们现在说的是普通话。

网络通信协议：

1. 速率
2. 传输码率
3. 代码结构 
4. 传输控制

问题：非常的复杂

TCP/IP协议簇：实际上是一组协议

重要：

• TCP：用户传输协议
• UDP：用户数据报协议

出名的协议：

1. TCP
2. IP

TCP和UDP 对比：

• TCP：打电话
  • 连接： 稳定
    • 三次握手
      • A：你愁啥？
      • B：瞅你咋地？
      • A：干一次！
    • 四次挥手
      • A：我要断开了 （我要走了）
      • B：我知道你要断开了（你真的要走了吗？）
      • B：你真的断开了吗？（你真的真的要走了吗？）
      • A：我真的断开了 （我真的要走了）

客户端，服务端

传输完成，释放连接、效率低

1、三次握手

1. 第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。
2. 第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
3. 第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

2、四次挥手

UDP：发短信

1. 不连接，不稳定
2. 客户端、服务端：没有明确的界限
3. 不管有没有准备好，都可以发给你…
4. 导弹
5. DDOS：洪水攻击！（饱和攻击）

3、客户端

1. 建立连接
2. 发送消息

package cn.bloghut.lesson02;

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

/**
 * @description 客户端
 */
public class TcpClientDemo1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        //要知道服务器地址
        try {
            InetAddress serverIp = InetAddress.getByName("localhost");
            int port = 9999;
            //2.创建连接
            socket = new Socket(serverIp,port);
            //3.发生消息 IO流
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好，世界".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if (os != null) {
                os.close();
            }
            if (socket != null) {
                socket.close();
            }
        }
    }
}

4、服务器

1. 建立服务连接的端口 ServerSocket
2. 等待用户的连接 accept
3. 接收用户信息

package cn.bloghut.lesson02;

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

/**
 * @description 服务器端
 */
public class TcpServerDemo01 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket accept = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //1. 我得有一个地址
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            //2.等待客户端连接过来
            accept = serverSocket.accept();
            //3.读取客户端消息
            is = accept.getInputStream();

        /*byte[] buf = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = is.read(buf)) != -1 ){
            String s = new String(buf, 0, len);
            System.out.println(s);
        }*/

            //管道流
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buff = new byte[1024];
            int len = -1;

            while ((len = is.read(buff)) != -1) {
                baos.write(buff, 0, len);
            }
            System.out.println(baos.toString());

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (baos != null) {
                baos.close();
            }
            if (is != null) {
                is.close();
            }
            if (accept != null) {
                accept.close();
            }
            if (serverSocket != null) {
                serverSocket.close();
            }
        }
    }
}

5、TCP实现文件上传

1、客户端

package cn.bloghut.lesson02;

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

/**
 * @description 服务端
 */
public class TcpServerDemo2 {
    public static void main(String[] args)  throws Exception{
        //1.创建服务
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        //2.监听客户端连接
        Socket accept = serverSocket.accept();
        //3.获取输入流
        InputStream is = accept.getInputStream();

        //4.文件输出
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("receive.jpg"));//接收文件就要用文件的管道流
        byte[] buff = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = is.read(buff)) != -1){
            fos.write(buff,0,len);
        }

        //通过客户端我接收完毕了
        OutputStream os = accept.getOutputStream();
        os.write("我接收完毕了，你可以断开了".getBytes());

        fos.close();
        is.close();
        accept.close();
        serverSocket.close();
    }
}

2、服务端

package cn.bloghut.lesson02;

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

/**
 * @description 客户端
 */
public class TcpClientDemo2 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.建立连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9999);
        //2.创建一个输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.读取文件
        FileInputStream is = new FileInputStream(new File("1.jpg"));
        byte[] buff = new byte[1024];
        int len;
        //4.写出文件
        while ((len = is.read(buff)) != -1) {
            os.write(buff, 0, len);
        }

        //通知服务器，我已经结束了
        socket.shutdownOutput();//我已经传输完了的意思

        //确定服务器接收完毕，才能够断开连接
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();//接收字符、就用字节的管道流
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] buff2 = new byte[1024];
        int len2;
        while ((len2 = inputStream.read(buff)) != -1) {
            bos.write(buff2, 0, len2);
        }
        System.out.println(bos.toString());

        //5.释放资源
        bos.close();
        inputStream.close();
        is.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

6、UDP：发短信，需要IP地址

1、发送端：发送消息——DatagramPacket

package cn.bloghut.lesson3;

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

/**
 * @description 不需要连接服务器
 */
public class UdpClientDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //1.建立一个Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //2.建个包
        String msg = "你好啊，服务器";
        //3.发送给谁
        InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 9090;

        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, address, port);
        //4.发送包
        socket.send(packet);
    }
}

2、接收端：接收消息——DatagramSocket

package cn.bloghut.lesson3;

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

/**
 * @description TODO
 */
public class UdpServerDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        //接收数据包
        byte[] buff =new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buff, 0, buff.length);

        socket.receive(packet);//阻塞接收

        System.out.println(packet.getAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getData().length));

        socket.close();
    }
}

7、UDP 实现聊天实现

1、发送方

package cn.bloghut.chat;

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

/**
 * @description 接收端
 */
public class UdpSenderDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取连接
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8080);
        while (true) {
            //准备数据
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            String data = reader.readLine();
            byte[] datas = data.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket
                    (datas, 0,datas.length, new InetSocketAddress("localhost", 6666));
            //发送数据
            socket.send(packet);
            if (data.equals("bye")) {
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}

2、接收端

package cn.bloghut.chat;

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

/**
 * @description 接收端
 */
public class UdpReceiveDemo01 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);
        while (true) {
            //准备接收包裹
            byte[] container = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);
            socket.receive(packet);//阻塞式接收包裹


            byte[] data = packet.getData();
            String receiveData = new String(data, 0, data.length);

            System.out.println(receiveData);

            //断开连接 bye
            if (receiveData.equals("bye")){
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}

5、参考文档

B站【狂神说Java笔记】-网络编程