基于java的网络编程入门

1. 什么是IP地址

由此可见，32位最大为255.255.255.255

打开cmd查询自己电脑的ip地址：ipconfig

测试网络是否通畅：ping 目标ip地址

2. IP地址的组成

注意：127.0.0.1是回送地址，指本地机，一般用来测试使用

我们生活中一般使用的是C类IP地址，如：你的ip是192.168.75.5，这是你的内网ip，非内网的用户无法通过此ip连接到你的电脑。如果此时你连接的是wifi路由器，那么就可以轻松验证网络地址，192.168.75就是网络地址，可以在路由器机盒的底部信息找到，.5就是主机地址，那么也就是说，该路由器最大容量为255，即最大为192.168.75.255，除去网关等地址实际可承载最大连接设备数可能在250左右。

如图所示，假设有两个路由器，一个是192.168.75.1，一个是192.168.76.1

192.168.75.15和192.168.75.160连接着第一个路由器

192.168.76.12和192.168.76.135连接着第二个路由器

在没有连接互联网的情况下，192.168.75.15去ping 192.168.75.160是可以接受和发送数据包的，同理76，但是用75的主机去ping76的主机是无法传输的，因为他们之间没有连接。在没有外网的连接下，左边和右边的三台设备各自组成了局域网。

用百度来举例，180.101.51.73就是公网（对全球放行），www.baidu.com这个则是域名。那么什么是域名呢？

3. DNS域名解析

DNS（Domain Name System）即域名系统，是互联网的一项核心服务。域名是便于人们记忆和使用的网站地址，如www.baidu.com，而计算机在网络中通信需要使用 IP 地址，如 14.215.177.38。DNS 域名解析就是把域名转换为计算机能够识别的 IP 地址的过程。

作用和意义

• 方便记忆和使用：域名具有一定的语义和逻辑性，相比复杂的 IP 地址，更容易被用户记住和输入。
• 便于管理和维护：通过 DNS 系统，网站管理员可以方便地更改网站服务器的 IP 地址，而无需用户修改访问地址。只需要在 DNS 服务器上进行相应的配置更改，用户就可以通过域名继续访问网站，而不会受到 IP 地址变化的影响。
• 实现负载均衡：DNS 可以将同一个域名解析到多个不同的 IP 地址上，通过这种方式，可以将用户的访问请求分配到不同的服务器上，实现负载均衡，提高系统的性能和可靠性。

4. 网络服务器

邮件服务器基本不用，我们更专注于对Web服务器的使用：

• 定义：Web 服务器是一种专门用于处理和传输 Web 页面的网络服务器。它主要负责接收客户端（如浏览器）发送的 HTTP 请求，根据请求内容返回相应的 HTML 页面、图片、脚本等资源，以实现 Web 应用程序的访问和交互。
• 功能：Web 服务器的核心功能是处理 HTTP 协议，解析客户端发送的请求，并根据请求的 URL 和其他参数来定位和获取相应的资源。然后，将这些资源按照 HTTP 协议的规定进行封装和传输，返回给客户端浏览器。此外，Web 服务器还可以支持 SSL/TLS 加密，以确保数据在传输过程中的安全性；同时，它还能够进行访问控制、日志记录等管理功能，方便对网站的访问进行监控和管理。
• 常见的 Web 服务器软件
  • Apache：是一款开源的、广泛使用的 Web 服务器软件。它具有高度的稳定性和可扩展性，支持多种操作系统，能够处理大量的并发请求。Apache 还拥有丰富的模块和插件，可通过各种配置文件进行灵活的定制和扩展，适用于各种规模的网站和应用程序。

我们后续会对Web服务器做更多讲解，现在只需暂时了解即可。 

5. 网络通信协议（TCP/UDP）⭐（重点）

TCP⭐

• 特点
  • 面向连接：在数据传输之前，需要先在发送方和接收方之间建立连接，就像打电话一样，先拨号建立连接，然后才能通话。连接建立过程通过 “三次握手” 来完成，确保双方都做好了数据传输的准备。
  • 可靠传输：TCP 通过序列号、确认应答、重传机制等保证数据的可靠传输。发送方会为每个发送的数据段分配一个序列号，接收方收到数据后会发送确认应答给发送方。如果发送方在一定时间内没有收到确认应答，就会认为数据传输失败，并重传该数据段。
  • 字节流传输：TCP 将数据看作是无结构的字节流，它不关心数据的具体内容和格式，只负责将字节流从发送方准确地传输到接收方。
  • 流量控制与拥塞控制：TCP 具有流量控制机制，通过接收方告知发送方自己的接收窗口大小，来控制发送方的发送速度，防止发送方发送数据过快导致接收方缓冲区溢出。同时，TCP 还具备拥塞控制机制，当网络出现拥塞时，自动调整发送方的发送速率，以避免网络拥塞进一步恶化。
• 应用场景：适用于对数据准确性和完整性要求较高的场景，如文件传输、电子邮件、网页浏览、远程登录等。例如，在下载文件时，需要确保文件的每个字节都准确无误地传输到本地，TCP 的可靠传输特性就能很好地满足这一需求。

字节流对应的就是File I/O里的InputStream和OutputStream！ 也就是Buffer！

UDP

• 特点
  • 无连接：UDP 在数据传输时不需要先建立连接，就像写信一样，直接将信件（数据）发送出去，不需要事先与接收方打招呼。这种方式使得 UDP 的传输效率较高，延迟较小。
  • 不可靠传输：UDP 不保证数据一定能被正确接收，也不提供确认应答、重传等机制。数据发送出去后，UDP 不会关心数据是否到达接收方，以及接收方是否正确接收。因此，UDP 可能会出现数据丢失、重复或乱序的情况。
  • 数据报传输：UDP 将数据封装成一个个独立的数据报进行传输，每个数据报都包含源端口、目的端口、数据等信息。数据报之间相互独立，没有顺序关系。
  • 无流量控制和拥塞控制：UDP 没有内置的流量控制和拥塞控制机制，发送方可以按照自己的速率发送数据，不会根据网络状况和接收方的情况进行调整。
• 应用场景：适用于对实时性要求较高、对数据准确性要求相对较低的场景，如实时视频会议、音频流传输、在线游戏等。例如，在视频会议中，偶尔丢失一些数据帧可能只会导致画面出现轻微的卡顿，但不会影响整体的会议效果，而 UDP 的低延迟特性能够保证视频和音频的实时传输，让用户获得较好的体验。

6. Socket简介（重点） ⭐

java.net 包

Socket和ServerSocket面向TCP协议，DatagramPacket和DatagramSocket面向UDP协议，InetAddress则是面向ip地址。

我们现在重点面向TCP开发。

7. 基于TCP协议的Socket编程（重点） ⭐

下面是例子详细流程：

首先我们创建两个project，一个充当Server一个充当Client

在Server中：

（）内要填写的是一个端口，什么是端口呢？假设此时我们的电脑通过ip地址连接了，那么我用微信给你发送的信息你需要用微信来接收，不能歪到QQ去接收，那么此时监听微信的端口就可以锁定你的微信，从而不让信息流向错误位置的地方。端口最大为1-65535。建议使用1024以上的端口，因为1024以下的端口有可能被系统占用。

那么我们使用8888来继续操作：

现在我们创建了服务器，那么就要等待别人来连接我们，比如微信输入了账号密码以后点击登录，此时账号和密码会发送给服务器，服务器验证了账号密码看是否存在，返回一个值。我们调用一个堵塞方法来等待别人连接服务器。

输出结果：

我们发现 “有人连接了” 并没有被打印，因为并没有人来连接，所以被accept方法堵住了。

在Client中：

首先使用Socket类创建对象，然后输入目标ip地址和Sever中预设的端口。这样，我们基础的连接就完成了。

运行一下代码，回到Server中查看输出

输出结果：

接下来我们尝试发送信息！

Client：

Server：

输出结果：

接下来服务器给客户端返回一条信息，此时客户端就要关闭输出的嘴巴，打开收听的耳朵：

Client：

Server：

输出结果：

注意：使用完对应的方法后要记得在结尾关闭！

8. Socket中实现对象的传递

Java 序列化是指把 Java 对象转换为字节序列的过程，而反序列化则是把字节序列恢复为 Java 对象的过程。序列化主要用于对象的存储和网络传输。

注意：发送和接收的对象需要在同一个包名里！这是规范！

下面是例子详细流程：

在myTcpServer中创建一个com.zb.entity包，创建一个Student类：

同理，在myTcpClient创建一个com.zb.entity包，创建一个Student类。

在Server中建立一个ObjectServer：

在Client中初始化信息：

然后尝试运行，打开服务器，在Client中运行程序，会发现报错：

为什么会报错呢？因为Student这个类没有被序列化（Serializable），所以我们需要给Student类添加一个接口使其可序列化：

现在运行就不会报错了。

同样的，Server在接收该对象后也需要将其序列化，这样也可以读取信息了。

接下来进行发送接收验证操作：

Client：

Server：

我们会发现在我们写到readObject()的时候系统提示我们抛出一个ClassNotFoundException（对象没有被找到）异常，这也证明了ObjectInputStream接收的正是对象。

运行代码，输出结果：

我们发现，在我们运行代码时，每运行一次服务器都要开启一次，在现实中服务器通常365天都在运行，那么我们该如何让服务器不停的运作呢？

用while死循环可以启到这样的作用

这样Client每运行一次，客户端都会打印一次输出。

加强练习：收到学生信息后返回给客户端一条信息，代码在另一篇代码展示中。

9. 多线程处理多请求

在上面的对象传递代码中，我们给服务器休眠5秒

如果我同时有张三和李四两个人对服务器发出请求，我们会发现两个人在同一时间点发出的请求，服务器却是一个一个的处理请求：

也就是说我们服务器现在正在做单线程处理，如果张三出现了问题，那么李四就因为张三的故障从而一直等待，进不去系统，那我们该如何解决呢？

下面是例子详细流程：

首先我们在MyTcpServer中创建一个ServerSocketThread类，继承Thread父类，创建一个连接对象

然后将之前模拟的代码剪切到run方法中

接着CTRL+ALT+T选中的区域快速生成try-catch块

编写一个finally，将下面关闭流close()放进去，选中也try-catch一下

回到主线程中

这样，我们就把处理网络通信的数据处理交给了一个独立的线程来做，这个线程内实现的就是我们读和写的功能，运行两个客户端得到结果

输出结果

张三：

李四：

Server：

附录：

基于java的网络编程入门的课堂演示代码-CSDN博客

课后练习：

TCP基础题：音乐播放列表管理系统-CSDN博客

TCP基础题：电影收藏管理系统-CSDN博客