网络编程的学习

笔记来源：文章来源于尚硅谷视频的学习过程

网络编程

概述

程序员面对的是一个统一的网络编程环境

网络基础

网络编程的目的：直接或间接地通过网络协议与其他计算机实现数据交换，进行通讯。

网络编程中的两个主要问题：

如何准确地定位网络上一台或多台主机；定位主机上的特点的应用。
找到主机后如何可靠高效地进行数据传输

网络通信的要素

通信双方地址：

IP
端口号

一定的规则：（即：网络通信协议。有两套参考模型）

OSI参考模型：模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广
TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)：事实上的国际标准。

数据封装与拆封

通信要素

IP和端口号

IP 地址：InetAddress
- 唯一的标识 Internet 上的计算机（通信实体）
- 本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1 主机名(hostName)：localhost
- IP地址分类方式1：IPV4 和 IPV6
  - IPV4：4个字节组成，4个0-255。大概42亿，30亿都在北美，亚洲4亿。2011年初已
    
    经用尽。以点分十进制表示，如192.168.0.1
  - IPV6：128位（16个字节），写成8个无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，
    
    数之间用冒号（：）分开，如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39:1984
- IP地址分类方式2：公网地址（万维网使用)和私有地址(局域网使用）。192.168.开头的就是私有址址，范围即为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用
- 特点：不易记忆
端口号标识正在计算机上运行的进程（程序）
- 不同的进程有不同的端口号
- 被规定为一个 16 位的整数 0~65535。
- 端口分类：
  - 公认端口：0~1023。被预先定义的服务通信占用（如：HTTP占用端口
    
    80，FTP占用端口21，Telnet占用端口23）
  - 注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序。（如：Tomcat占
    
    用端口8080，MySQL占用端口3306，Oracle占用端口1521等）。
  - 动态/私有端口：49152~65535。
端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。

InetAddress*类没有提供公共的构造器，而是提供了如下几个静态方法来获取InetAddress实例
- public static InetAddress getLocalHost()
- public static InetAddress getByName(String host)
InetAddress提供了如下几个常用的方法
- public String getHostAddress()：返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。
- public String getHostName()：获取此 IP 地址的主机名
- public boolean isReachable(int timeout)：测试是否可以达到该地址

public class InetAddressTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //方法一：
            InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("192.168.31.214");
            System.out.println(inet1);

            //方法二：
            InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("wwww.baidu.com");
            System.out.println(inet2);

            //本地回路地址      || getLocalHost
            InetAddress inet3 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            System.out.println(inet3);

            //获取本机ip地址
            InetAddress inet4 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inet4);

        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

网络协议

网络通信协议：

计算机网络中实现通信必须有一些约定，即通信协议，对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等制定标准。

问题：网络协议太复杂：计算机网络通信涉及内容很多，比如指定源地址和目标地址，加密解密，压缩解压缩，差错控制，流量控制，路由控制，如何实现如此复杂的网络协议呢？

通信协议分层的思想：在制定协议时，把复杂成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来。最常用的复合方式是层次方式，即同层间可以通信、上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系。各层互不影响，利于系统的开发和扩展。不能隔层通信

TCP/IP协议

传输层协议中有两个非常重要的协议：
- 传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)
- 用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)。
TCP/IP 以其两个主要协议：传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP)而得名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议
IP(Internet Protocol)协议是网络层的主要协议，支持网间互连的数据通信。
TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即物理链路层、IP层、传输层和应用层

TCP和UDP

TCP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，点对点通信，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

建立连接

释放连接的四次挥手

UDP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
发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，故是不可靠的
可以广播发送
发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快

Socket

利用套接字(Socket)开发网络应用程序早已被广泛的采用，以至于成为事实

上的标准。

网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标

识符套接字

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间的通信。
网络通信其实就是Socket间的通信。
一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端。
Socket分类：
- 流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依赖的字节流服务
- 数据报套接字（datagram socket）：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务

TCP的网络编程

基于Socket的TCP网络编程

客户端Socket的工作过程包含一下四个基本步骤：

创建 Socket：根据指定服务端的 IP 地址或端口号构造 Socket 类对象。若服务器端响应，则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败，会出现异常。
打开连接到 Socket 的输入/出流： 使用 getInputStream()方法获得输入流，使用getOutputStream()方法获得输出流，进行数据传输
按照一定的协议对 Socket 进行读/写操作：通过输入流读取服务器放入线路的信息（但不能读取自己放入线路的信息），通过输出流将信息写入线程
关闭 Socket：断开客户端到服务器的连接，释放线路

服务器程序的工程过程包含四个步骤：

调用ServerSocket（int port）：创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。用于监听客户端的请求。
调用accept（）：监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字对象
调用该Socket类对象的getOutputStream（）和getInputStream（）：获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收
关闭ServerSocket和Socket对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

例题

客户端发送内容给服务端，服务端将内容打印到控制台上。

public class TCPTest1 {
    //客户端
    @Test
    public void client() {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            //创建socket对象。指定服务端的ip与端口号
            InetAddress inet = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            socket = new Socket(inet, 8453);
            //获取一个输出流，用于输出数据
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好，我是客户端".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (socket != null) ;
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (os != null) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

    //服务端
    @Test
    public void server() {
        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //创建服务端的ServerSocket，指明自己的端口号
            ss = new ServerSocket(8453);
            //调用accept（）方法，表示可以接收来自客户端的socket
            socket = ss.accept();
            //获取输入流
            is = socket.getInputStream();
            //不建议这样写，可能乱码，因为一个中文占3个字符
//        byte[] buffer = new byte[5];
//        int len;
//        while ((len=is.read(buffer))!=-1){
//            String str = new String(buffer,0,len);
//            System.out.print(str);
//        }

            //读取输入流的数据
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len;
            while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
                baos.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println(baos.toString());
            System.out.println("收到了来自" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "的数据");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (baos != null) {
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (is != null) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (ss != null) {
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

客户端发送文件给服务端，服务端将文件保存在本地

@Test
public void server() throws IOException {

    ServerSocket ss = new ServerSocket(8866);

    Socket socket = ss.accept();

    InputStream is = socket.getInputStream();

    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("图2.jpg"));
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
        fos.write(buffer, 0, len);
    }

    fos.close();
    is.close();
    socket.close();
    ss.close();
}

@Test
public void client() {

    Socket socket = null;
    OutputStream os = null;
    FileInputStream fis = null;
    try {
        socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 8866);
        //获取输出流
        os = socket.getOutputStream();
        //获取输入流
        fis = new FileInputStream(new File("图1.jpg"));
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
            os.write(buffer, 0, len);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (fis != null) {
            try {
                fis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (os != null) {
            try {
                os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (socket != null) {
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地。并返回“发送成功”给

客户端。并关闭相应的连接。

   @Test
    public void server() throws IOException {

        ServerSocket ss = new ServerSocket(8866);

        Socket socket = ss.accept();

        InputStream is = socket.getInputStream();

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("图3.jpg"));
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
            fos.write(buffer, 0, len);
        }
        System.out.println("传输OK");
        //接收来资源服务器端的数据
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("传输成功".getBytes());

        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        ss.close();
        os.close();
    }

    @Test
    public void client() {

        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        FileInputStream fis = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 8866);
            //获取输出流
            os = socket.getOutputStream();
            //获取输入流
            fis = new FileInputStream(new File("图1.jpg"));
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
                os.write(buffer, 0, len);
            }
            //关闭数据的输出
            socket.shutdownOutput();

            InputStream is = socket.getInputStream();
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer1 = new byte[20];
            int len1;
            while ((len1 = is.read(buffer1)) != -1) {
                baos.write(buffer, 0, len1);
            }
            System.out.println(baos.toString());

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (os != null) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (baos != null) {
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

注意
socket.shutdownOutput();

UDP的网络编程

UDP网络通信

类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 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

DatagramSocket 类的常用方法

public DatagramSocket(int port)创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。套接字将被绑定到通配符地址，IP 地址由内核来选择。

public DatagramSocket(int port,InetAddress laddr)创建数据报套接字，将其绑定到指定的本地地址。本地端口必须在 0 到 65535 之间（包括两者）。如果 IP 地址为 0.0.0.0，套接字将被绑定到通配符地址，IP 地址由内核选择。

public void close()关闭此数据报套接字。

public void send(DatagramPacket p)从此套接字发送数据报包。DatagramPacket 包含的信息指示：将要发送的数据、其长度、远程主机的 IP 地址和远程主机的端口号

public void receive(DatagramPacket p)从此套接字接收数据报包。当此方法返回时，DatagramPacket的缓冲区填充了接收的数据。数据报包也包含发送方的 IP 地址和发送方机器上的端口号。此方法在接收到数据报前一直阻塞。数据报包对象的 length 字段包含所接收信息的长度。如果信息比包的长度长，该信息将被截短。

public InetAddress getLocalAddress()获取套接字绑定的本地地址。

public int getLocalPort()返回此套接字绑定的本地主机上的端口号。

public InetAddress getInetAddress()返回此套接字连接的地址。如果套接字未连接，则返回 null。

public int getPort()返回此套接字的端口。如果套接字未连接，则返回 -1。

DatagramPacket类的常用方法

public DatagramPacket(byte[] buf,int length)构造 DatagramPacket，用来接收长度为 length 的数据包。 length 参数必须小于等于 buf.length。

public DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。length参数必须小于等于 buf.length

public InetAddress getAddress()返回某台机器的 IP 地址，此数据报将要发往该机器或者是从该机器接收到的。

public int getPort()返回某台远程主机的端口号，此数据报将要发往该主机或者是从该主机接收到的。

public byte[] getData()返回数据缓冲区。接收到的或将要发送的数据从缓冲区中的偏移量 offset 处开始，持续 length 长度。

public int getLength()返回将要发送或接收到的数据的长度

UDP网络通信

流程：

DatagramSocket与DatagramPacket
建立发送端，接收端
建立数据包
调用Socket的发送、接收方法
关闭Socket

发送端与接收端是两个独立的运行程序

测试都要是要先启动接收端

接收端

public void receiver() {
        DatagramSocket socket = null;
        try {
            socket = new DatagramSocket(8866);

            byte[] buffer = new byte[100];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);

            socket.receive(packet);

            System.out.println(new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (socket != null) {
                socket.close();
            }
        }
    }

然后在测试发送端

发送端

public void send() {
    DatagramSocket socket = null;
    try {
        socket = new DatagramSocket();

        String str = "UDP协议的测试内容";
        byte[] data = str.getBytes();
        InetAddress inet = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length, inet, 8866);

        socket.send(packet);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (socket != null) {
            socket.close();
        }
    }
}

URL编程

URL类

URL（Uniform Resource Locator）：统一资源定位符，它表示 Internet 上某一资源的地址。

它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。

通过 URL 我们可以访问 Internet 上的各种网络资源，比如最常见的 www，ftp 站点。浏览器通过解析给定的 URL 可以在网络上查找相应的文件或其他资源。

URL的基本结构由5部分组成：

<传输协议>://<主机名>:<端口号>/<文件名>#片段名？参数列表

如：

http://192.168.1.100:8080/helloworld/index.jsp#a?username=shkstart&password=123

片段名：即锚点，例如看小说，直接定位到章节

参数列表格式：参数名=参数值&参数名=参数值...

URL类构造器

为了表示URL，java.net 中实现了类 URL。我们可以通过下面的构造器来初始化一个 URL 对象：

public URL (String spec)：通过一个表示URL地址的字符串可以构造一个URL对象。例如：URL url = new URL ("http://www. baidu.com/");

public URL(URL context, String spec)：通过基 URL 和相对 URL 构造一个 URL 对象。例如：URL downloadUrl = new URL(url, “download.html")

public URL(String protocol, String host, String file); 例如：new URL("http", "www.atguigu.com", “download. html");

URL类的构造器都声明抛出非运行时异常，必须要对这一异常进行处理，通常是用 try-catch 语句进行捕获

一个URL对象生成后，其属性是不能被改变的，但可以通过它给定的方法来获取这些属性：

public String getPath(): 获取该URL的文件路径

public String getProtocol( ): 获取该URL的协议名

public String getHost( ): 获取该URL的主机名

public String getPort( ): 获取该URL的端口号

public String getFile( ): 获取该URL的文件名

public String getQuery( ) : 获取该URL的查询名

小测试

public class URLTest {
    public static  void main(String[] args){
        try {
            URL url = new URL("https://www.cnblogs.com/lijinyu08/");
            System.out.println(url.getProtocol()); //获取该URL的协议名
            System.out.println(url.getHost());   //获取该URL的主机名
            System.out.println(url.getPath());  //获取该URL的文件路径
            System.out.println(url.getPort());  //获取该URL的端口号
            System.out.println(url.getFile());  //获取该URL的文件名
            System.out.println(url.getQuery());  //获取该URL的查询名
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

URLConnection类

针对HTTP协议的URLConnection类

URL的方法 openStream()：能从网络上读取数据
若希望输出数据，例如向服务器端的 CGI 程序发送一些数据，则必须先与URL建立连接，然后才能对其进行读写，此时需要使用URLConnection 。
URLConnection：表示到URL所引用的远程对象的连接。当与一个URL建立连接时，首先要在一个 URL 对象上通过方法 openConnection() 生成对应的 URLConnection对象。如果连接过程失败，将产生IOException.

URL url = new URL("http://localhost:8080/ljy学习/ljy.jpg");
urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
通过URLConnection对象获取的输入流和输出流，即可以与现有的CGI程序进行交互。

测试在tomcat中下载资源

//如果是在tomcat中测试，我们要把tomcat运行起来。
public class URLTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        HttpURLConnection urlConnection = null;
        InputStream is = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            URL url = new URL("http://localhost:8080/ljy学习/ljy.jpg");

            urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();

            urlConnection.connect();

            is = urlConnection.getInputStream();
            fos = new FileOutputStream(new File("下载jpg"));

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
                fos.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println("下载OK");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (fos != null) {
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (is != null) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (urlConnection != null) {
                urlConnection.disconnect();
            }
        }
    }
}

URL、URI与URN的区别

URI，是uniform resource identifier，统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源。而URL是uniform resource locator，统一资源定位符，它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。而URN，uniform resource name，统一资源命名，是通过名字来标识资源，比如mailto:java-net@java.sun.com。也就是说，URI是以一种抽象的，高层次概念定义统一资源标识，而URL和URN则是具体的资源标识的方式。URL和URN都是一种URI。

posted @ 2021-07-22 16:31 喂s别闹阅读(359) 评论(0) 收藏举报

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通信要素

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TCP/IP协议

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例题

UDP的网络编程

UDP网络通信

UDP网络通信

URL编程

URL类

片段名：即锚点，例如看小说，直接定位到章节

URL类构造器

URLConnection类

URL、URI与URN的区别

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