网络编程学习
1、什么是网络编程
在网络通信协议下，不同计算机上运行的程序，进行的数据传输。
- 应用场景：即时通信、网游对战、金融证券、邮件等等。不管什么场景，都是计算机跟计算机之间通过网络进行数据传输。
- Java中可以使用java.net包下的技术轻松开发出常见的网络应用程序。
2、常见的软件架构
C/S（Client/Server）客户端/服务器：在用户本地需要下载并安装客户端程序，在远程有一个服务器端程序。
B/S（Browser/Server）浏览器/服务器：只需要一个浏览器，用户通过不同的网址，访问不同的服务器。
CS架构和BS架构的区别和优缺点如下：
- CS架构建立在局域网上，处理面向在相同区域的比较固定的用户群，满足对安全要求高的需求，交互性强，但信息流单一。BS架构建立在广域网上，处理面向分散的地域的不同的用户群，交互能力有限，但可处理如B-B、B-C、B-G等信息，并具有流向的变化。
- CS架构的优点是本地响应速度快，缺点是二次开发较多时兼容性不好。BS架构的优点是部署简单，缺点是用户感觉反应慢。
- CS架构适用于局域网中，对硬件的要求高，但开发维护成本高；BS架构适用于广域网中，可以实现跨平台，客户端零维护。
- C/S结构面向相对固定的用户群，对信息安全的控制能力很强；B/S结构面向不可知的用户群，对安全的控制能力相对弱。
3、网络编程的三要素
IP、端口号、协议
4、IP及常见的IP分类
IP（Internet Protocol ）：是互联网协议地址，也称IP地址，是分配给上网设备的数字标签。设备在网络中的地址，是唯一的标识。最多只有2^32次方个IP，目前已经用完。
4.1 IPv4
IPv4（Internet Protocol version 4），互联网通信协议第四版。采用32位地址长度，分成四组。
32bit(4字节)：
11000000 10101000 00000001 01000010-->（点分十进制表示法）192.168.1.66
特殊的IP：127.0.0.1，也可以是localhost，是回送地址也称本地回环地址，也称本机IP，永远只会寻找当前所在本机。
常见的两个CMD命令：
- ipconfig：查看本机IP地址
- ping：检查网络是否连通
IPv4的地址分类形式：公网地址（万维网使用）和私有地址（局域网使用）
192.168.开头的就是私有地址，范围即为192.168.0.0 - 192.168.255.255，专门为组织机构内部使用，以此节省IP。
现在如何解决IPv4不够的问题？
- 采用无类别编址CIDR，使IP地址的分配更加合理
- 采用网络地址转换（NAT）方法以节省全球IP地址
- 采用具有更大地址空间的新版本的IPv6
4.2 IPv6
IPv6（Internet Protocol version 6），互联网通信协议第六版。采用128位地址长度，分成8组。大概有2^128个，为了解决IPv4不够用而出现的。
00100000 00000001 00001101 10111000 00000000 00000000 00000000 00100011
00000000 00001000 00001000 00000000 00100000 00001100 01000001 01111010
冒分十六进制表示法：2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A
省略前面的0：2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A
特殊情况：如果计算出的16进制表示形式中间有多个连续的0，采用0位压缩表示法
FF01:0:0:0:0:0:01101 --> FF01::1101
public class MyInetAddressDemo1 {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
/*
static InetAddress getByName(String host) 确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址
String getHostName() 获取此IP地址的主机名
String getHostAddress() 返回文本显示中的IP地址字符串
*/
//1.获取InetAddress的对象
//IP的对象 一台电脑的对象
InetAddress address = InetAddress.getByName("DESKTOP-5OJJSAM");
System.out.println(address);
String name = address.getHostName();//如果获取不到，或者没有这台电脑，以IP的形式返回
System.out.println(name);//DESKTOP-5OJJSAM
String ip = address.getHostAddress();
System.out.println(ip);//192.168.1.100
}
}
5、端口号
端口号：应用程序在设备中唯一的标识。由两个字节表示的整数，取值范围：0~65535。其中0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用。我们自己使用1024以上的端口号就可以了。
注意：一个端口号只能被一个应用程序使用。
6、协议
协议：数据在网络中传输的规则，常见的协议有UDP、TCP、http、https、ftp。
计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议。
OSI参考模型：世界互联协议标准，全球通信规范，单模型过于理想化，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。
- 应用层用到了：HTTP、FTP、Telnet、DNS...
- 传输层用到了：TCP、UDP、...
- 网络层用到了：IP、ICMP、ARP...
- 物理+数据链路层：硬件设备 ，最终转成二进制用物理设备进行传输
6.1 UDP协议
UDP协议：用户数据报协议（User Datagram Protocol）
- UDP是面向无连接通信协议。
- 速度快，有大小限制，一次最多发送64KB，数据不安全，已丢失数据。
注意：不管两台设备之间的网络是否已经连接成功，数据直接发送，收到收不到拉到。
UDP通信发送数据：
- 创建DatagramSocket对象
- 打包数据
- 发送数据
- 释放资源
public class SendMessageDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//发送数据
//1.创建DatagramSocket对象(快递公司)
//细节：
//绑定端口，以后我们就是通过这个端口往外发送
//空参：所有可用的端口中随机一个进行使用
//有参：指定端口号进行绑定
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//2.打包数据
String str = "你好威啊！！！";
byte[] bytes = str.getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port = 10086;
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
//3.发送数据
ds.send(dp);
//4.释放资源
ds.close();
}
}UDP通信接收数据：
- 创建DatagramSocket对象
- 接收数据包
- 解析数据包
- 释放资源
public class ReceiveMessageDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//接收数据
//1.创建DatagramSocket对象（快递公司）
//细节：
//在接收的时候，一定要绑定端口
//而且绑定的端口一定要跟发送的端口保持一致
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
//2.接收数据包
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
//该方法是阻塞的
//程序执行到这一步的时候，会在这里死等
//等发送端发送消息
System.out.println(11111);
ds.receive(dp);
System.out.println(2222);
//3.解析数据包
byte[] data = dp.getData();
int len = dp.getLength();//获取多少的字节数据
InetAddress address = dp.getAddress();//获取从哪个电脑发来的
int port = dp.getPort();
System.out.println("接收到数据" + new String(data,0,len));//data数组中从0索引开始，len个字节变成字符串
System.out.println("该数据是从" + address + "这台电脑中的" + port + "这个端口发出的");
//4.释放资源
ds.close();
}
}练习：聊天室
public class SendMessageDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
按照下面的要求实现程序
UDP发送数据：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
UDP接收数据：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收
*/
//1.创建对象DatagramSocket的对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//2.打包数据
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("请输入您要说的话：");
String str = sc.nextLine();
if("886".equals(str)){
break;
}
byte[] bytes = str.getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
int port = 10086;
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
//3.发送数据
ds.send(dp);
}
//4.释放资源
ds.close();
}
}public class ReceiveMessageDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
按照下面的要求实现程序
UDP发送数据：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
UDP接收数据：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收
*/
//1.创建对象DatagramSocket的对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
//2.接收数据包
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
while (true) {
ds.receive(dp);
//3.解析数据包
byte[] data = dp.getData();
int len = dp.getLength();
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String name = dp.getAddress().getHostName();
//4.打印数据
System.out.println("ip为：" + ip + ",主机名为：" + name + "的人，发送了数据：" + new String(data,0,len));
}
}
}UDP三种通信方式：
1. 单播
2. 组播
组播地址：224.0.0.0~239.255.255.255
其中224.0.0.0~224.0.0.255为预留的组播地址，我们自己用。
3. 广播
广播地址：255.255.255.255
组播练习：
public class SendMessageDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
组播发送端代码
*/
//创建MulticastSocket对象
MulticastSocket ms = new MulticastSocket() ;
// 创建DatagramPacket对象
String s = "你好,你好!" ;
byte[] bytes = s.getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
int port = 10000;
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port) ;
// 调用MulticastSocket发送数据方法发送数据
ms.send(datagramPacket);
// 释放资源
ms.close();
}
}public class ReceiveMessageDemo1 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
组播接收端代码
*/
//1. 创建MulticastSocket对象
MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
//2. 将将当前本机，添加到224.0.0.1的这一组当中
InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
ms.joinGroup(address);
//3. 创建DatagramPacket数据包对象
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
//4. 接收数据
ms.receive(dp);
//5. 解析数据
byte[] data = dp.getData();
int len = dp.getLength();
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String name = dp.getAddress().getHostName();
System.out.println("ip为：" + ip + ",主机名为：" + name + "的人，发送了数据：" + new String(data,0,len));
//6. 释放资源
ms.close();
}
}
public class ReceiveMessageDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
组播接收端代码
*/
//1. 创建MulticastSocket对象
MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
//2. 将将当前本机，添加到224.0.0.1的这一组当中
InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
ms.joinGroup(address);
//3. 创建DatagramPacket数据包对象
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
//4. 接收数据
ms.receive(dp);
//5. 解析数据
byte[] data = dp.getData();
int len = dp.getLength();
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String name = dp.getAddress().getHostName();
System.out.println("ip为：" + ip + ",主机名为：" + name + "的人，发送了数据：" + new String(data,0,len));
//6. 释放资源
ms.close();
}
}public class ReceiveMessageDemo3 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
组播接收端代码
*/
//1. 创建MulticastSocket对象
MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
//2. 将将当前本机，添加到224.0.0.2的这一组当中
InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.2");
ms.joinGroup(address);
//3. 创建DatagramPacket数据包对象
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
//4. 接收数据
ms.receive(dp);
//5. 解析数据
byte[] data = dp.getData();
int len = dp.getLength();
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String name = dp.getAddress().getHostName();
System.out.println("ip为：" + ip + ",主机名为：" + name + "的人，发送了数据：" + new String(data,0,len));
//6. 释放资源
ms.close();
}
}6.2 TCP协议
TCP协议：传输控制协议（Transmission Control Protocol）
- TCP协议是面向连接的通信协议。
- 速度慢。没有大小限制，数据安全。
注意：确保连接成功，才会发送数据。
TCP通信程序：
TCP通信协议是一种可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象，通信之前要确保连接已经建立，通过Socket产生的IO流来进行网络通信。
TCP通信发送数据：
- 创建Socket对象
- 获取输出流写出数据
- 释放资源
public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//TCP协议，发送数据
//1.创建Socket对象
//细节：在创建对象的同时会连接服务端
// 如果连接不上，代码会报错
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);
//2.可以从连接通道中获取输出流
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//写出数据
os.write("你好你好".getBytes());//12字节
//3.释放资源
os.close();
socket.close();//四次挥手协议：利用这个协议断开连接
//而且保证连接通道里面的数据已经处理完毕了
}
}
TCP通信接收数据：
- 创建ServerSocket对象
- 监听客户端连接
- 获取输入流读取数据
- 释放资源
public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//TCP协议，接收数据
//1.创建对象ServerSocker
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
//2.监听客户端的连接
Socket socket = ss.accept();//等待客户端连接，如果没有客户端，服务端会一直等待
//3.从连接通道中获取输入流读取数据
InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
// BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
int b;
while ((b = br.read()) != -1){
System.out.print((char) b);
}
//4.释放资源
socket.close();
ss.close();
}
}7、三次握手
三次握手协议：确保连接建立
- 客户端向服务器发出连接请求，等待服务器确认
- 服务器向客户端返回一个响应，告诉客户端收到了请求
- 客户端向服务器再次发出确认信息，连接建立
8、四次挥手
四次挥手协议：确保连接断开，且数据处理完毕
- 客户端向服务器发出取消连接请求
- 服务器向客户端返回一个响应，表示已经收到客户端取消请求
- （服务器将最后的数据处理完毕）
- 服务器向客户端发出确认取消信息
- 客户端再次发送确认信息，连接取消
原文地址：https://blog.csdn.net/qq_58158407/article/details/142893208
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