Java网络编程

网络编程

什么是网络编程？

• 可以让设备中的程序与网络上其他设备中的程序进行数据交互（实现网络通信）

Java.net. 包下提供了网络编程的解决方案*

基本的通信架构

• 基本的通信架构有两种方式：CS架构（Client客户端/Server服务端）、BS架构（Browser浏览器/Server服务端）
• C/S特点
  • 客户端需要程序员开发，用户需要安装
  • 服务端也需要程序员开发
• B/S特点
  • 程序员只需要开发服务端，用户可以使用浏览器直接访问

无论是CS架构，还是BS架构，都必须依赖网络编程！

网络通信三要素

• IP地址：设备在网络中的地址，是唯一的标识

  • IP（Internet Protocol)：全程”互联网协议地址“，是分配给上网设备的唯一标志

  • IP地址有两种形式：IPV4、IPV6

  • IPV4：32bit（4字节）使用点分十进制表示法，每八位（一个字节）编码成十进制。例 192.168.1.66 （1100000 10101000 0000001 01000010）

  • IPV4一共可以表示2的32次方，40多亿，不够实用

  • IPV6：共128位

  • 分成8段表示，每段每四位编码成一个十六机制位表示，数之间用冒号（：）分开

  • IP域名：通过DNS服务器（域名解析器）解析成IP地址

  • 公网IP/内网IP

    • 公网IP是可以连接互联网的IP地址；内网IP也叫局域网IP，只能组织机构内部使用
    • 192.168.开头的就是常见的局域网地址

  • 172.0.0.1、localhost：代表本机IP，只会寻找当前所在的主机

  • IP常用命令

    • ipconfig：查看本机IP地址
    • ping IP地址：检查网络是否连通

  • InetAddress的常用方法如下

    • 名称	说明
      public static InetAddress getLocalHost()	获取本机IP,会以一个inetAddress的对象返回
      public static InetAddress getByName(String host)	根据ip地址或者域名，返回一个inetAdress对象
      public String getHostName()	获取该ip地址对象对应的主机名
      public String getHostAddress()	获取该ip地址对象中的ip地址信息
      public boolean isReachable(int tiemout)	在指定毫秒内，判断该主机与该ip对应的主机能否连通

    public class InetAddressTest {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1.获取本机ip地址对象InetAddress ip = InetAddress.getLoopbackAddress();System.out.println(ip.getHostAddress());System.out.println(ip.getHostName());// 2.获取指定IP或域名IP地址对象InetAddress ip2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");System.out.println(ip2.getHostAddress());System.out.println(ip2.getHostName());// 相当于 ping 的操作System.out.println(ip2.isReachable(2000));}
    }
    

• 端口号：应用程序在设备中的唯一标识

  • 标记正在计算机设备上运行的应用程序，被规定为一个16位的二进制，范围是0~65535

  • 分类

    • 周知端口：0~1023，被预先定义的知名应用占用（如:http占用80，FTP占用21）
    • 注册端口：1024~49151，分配给用户进程或者某些应用
    • 动态端口：49152~65535，之所以称为动态端口，是因为它一般不固定分配某种进程，而是动态分配

    我们自己开发的程序一般使用注册端口，且一个设备中不能出现两个程序的端口号一样，否则出错

• 协议：连接和数据在网络中传输的规则

  • 网络上通信的设备，事先规定的连接规则，以及传输数据的规则被称为网络通信协议
  • OSI网络参考模型
  • TCP/IP网络模型

OSI网络参考模型	TCP/IP网络模型	各层对应	面向操作
应用层	应用层	HTTP、FTP、SMTP	应用程序需要关注的：浏览器、邮箱。程序员一般在这一层开发
表示层	应用层
会话层	应用层
传输层	传输层	UDP、TCP…	选择使用的TCP/UDP协议
网络层	网络层	IP…	封装源和目标IP
数据链路层	数据链路层 + 物理层	比特流	物理设备中传输
物理层	数据链路层 + 物理层

​ 传输层的两个通信协议

• UDP(User Datagram Protocol):用户数据报协议；TCP(Transmission Control Protocol):传输控制协议
  • UDP协议
    • 特点：无连接、不可靠通信。通信效率高！适用于语音通话、视频直播
    • 不事先建立连接，数据按照包发，一包数据包含：自己的IP、程序端口、目的地IP、程序端口和数据（限制在64KB内）等
    • 发送方不管对方是否在线，数据在中间丢失也不管，如果接收方收到数据也不返回确认，所以是不可靠的
  • TCP协议
    • 特点：面向连接、可靠通信。通信效率相对不高
    • TCP的最终目的：要保证在不可靠的信道上实现可靠的传输
    • TCP主要有三个步骤实现可靠传输：三次握手建立连接，传输数据进行确认、四次挥手断开连接
      • 可靠连接：确定通信双方，收发消息都是正常无问题的。（全双工）
      • 传输数据时会进行确认，以保证数据传输的可靠性
      • 断开连接：确保双方数据的收发都已经完成

UDP通信-快速入门

• Java提供了一个java.net.DatagramSocket类来实现UDP通信

• DatagramSocket:用于创建客户端、服务端

• 构造器	说明
  public DatagramSocket()	创建客户端的Socket对象，系统会随机分配一个端口号
  public DatagramSocket(int port)	创建服务端的Socket对象，并指定端口号

  方法	说明
  public void send(DatagramPacket dp)	发送数据包
  public void receive(DatagramPacket p)	使用数据包接收数据

  DatagramPacket:创建数据包

  构造器	说明
  public DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)	创建发出去的数据包对象
  public DatagramPacket(byte[] buf,int length)	创建用来接收数据的的数据包

  方法	说明
  public int getLength()	获取数据包，实际接收到的字节个数

  使用UDP通信实现：发送消息、接收消息

  客户端实现步骤

  1. 创建DatagramSocket对象（客户端对象）
  2. 使用DatagramPacket对象封装需要发送的数据（数据包对象）
  3. 使用DatagramSocket对象的send方法，传入DatagramPacket对象
  4. 释放资源

  服务端实现步骤

  1. 创建DatagramSocket对象并指定端口（服务端对象）
  2. 使用DatagramPacket对象接收数据（数据包对象）
  3. 使用DatagramSocket对象的receive方法，传入DatagramPacket对象
  4. 释放资源

  代码实现

  package com.zxx.udp;import java.net.*;
  /*
  * 目标:完成UDP通信快速入门，实现一发一收
  * */
  public class Client {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1.创建客户端对象DatagramSocket socket = new DatagramSocket(7777);// 2.创建数据包对象封装要发出去的对象byte[] bytes = "相信光啊！".getBytes();DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,InetAddress.getLocalHost(),6666);// 3.发送数据包socket.send(packet);System.out.println("客户端数据发送完毕");socket.close();}
  }
  

  package com.zxx.udp;import java.net.DatagramPacket;
  import java.net.DatagramSocket;public class Server {public static void main(String[] args) throws Exception {System.out.println("~~~~服务端启动了~~~~");// 1.创建一个服务端对象DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);// 2.创建一个数据包对象接收数据byte[] bytes = new byte[1024 * 64]; //一包数据不会超过64KBDatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);// 3.开始正式使用数据包来接受客户端发来的数据包socket.receive(packet);// 4.从字节数组中获取接收到的数据，并打印出来//获取本次数据包接收了多少数据int len = packet.getLength();System.out.println("客户端接收完毕");System.out.println(new String(bytes,0,len));System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());System.out.println(packet.getPort());socket.close();}
  }