网络编程（网络模型，UDP，TCP）

前言介绍

• 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。

• 网络编程

就是用来实现网络互联的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换。

1.网络模型概述

（1）概述：计算机网络之间以何种规则进行通信，就是网络模型研究问题。

（2）网络模型一般是指：

• OSI（Open System Interconnection开放系统互连）七层参考模型

• TCP/IP四层参考模型

（3）网络模型7层概述

1.物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0）。这一层的数据叫做比特。
2.数据链路层：主要将从物理层接收的数据进行MAC地址（网卡的地址）的封装与解封装。常把这一层的数据叫做帧。在这一层工作的设备是交换机 ，数据通过交换机来传输。
3.网络层：主要将从下层接收到的数据进行IP地址（例192.168.0.1)的封装与解封装。在这一层工作的设备是路由器，常把这一层的数据叫做数据包。
4.传输层：定义了一些传输数据的协议和端口号（WWW端口80等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据），UDP（用户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如QQ聊天数据就是通过这种方式传输的）。 主要是将从下层接收的数据进行分段和传输，到达目的地址后再进行重组。常常把这一层数据叫做段。
5.会话层：通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路。 主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）。
6.表示层：主要是进行对接收的数据进行解释、加密与解密、压缩与解压缩等（也就是把计算机能够识别的东西转换成人能够能识别的东西（如图片、声音等）。
7.应用层： 主要是一些终端的应用，比如说FTP（各种文件下载），WEB（IE浏览），QQ之类的（可以把它理解成我们在电脑屏幕上可以看到的东西．就是终端应用）。

2.网络编程三要素

（1）端口

端口：用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识。

物理端口 网卡口
逻辑端口 我们指的就是逻辑端口
a:每个网络程序都会有一个逻辑端口
b:用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识
c:有效端口：0~65535（两个字节），其中0~1023系统使用或保留端口。

（2）IP

IP：所谓IP地址就是给每个连接在Internet上分配的一个32bit地址。

• IP地址的组成

IP地址 = 网络地址+主机地址  
	A类IP地址:第一段号码为网络地址，剩下的三段号码为本地计算机的号码
	B类IP地址:前二段号码为网络地址，剩下的二段号码为本地计算机的号码
	C类IP地址:前三段号码为网络地址，剩下的一段号码为本地计算机的号码

• IP地址分类

A类	1.0.0.1---127.255.255.254
		(1)10.X.X.X是私有地址(私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址)							
		(2)127.X.X.X是保留地址，用做循环测试用的。
B类	128.0.0.1---191.255.255.254	   172.16.0.0---172.31.255.255是私有地址。
C类	192.0.0.1---223.255.255.254	192.168.x.X是私有地址
D类	224.0.0.1---239.255.255.254 	
E类	240.0.0.1---247.255.255.254	 

• 特殊地址

127.0.0.1 回环地址,可用于测试本机的网络是否有问题。
ping 127.0.0.1   
DOS命令 ipconfig:查看本机IP地址

（3）传输协议

网络传输中为什么需要协议？

在世界上各地，各种各样的电脑运行着各自不同的操作系统为大家服务，这些电脑在表达同一种信息的时候所使用的方法是千差万别。就好像圣经中上帝打乱了各地人的 口音，让他们无法合作一样。计算机使用者意识到，计算机只是单兵作战并不会发挥太大的作用。只有把它们联合起来，电脑才会发挥出它最大的潜力。于是人们就想方设法 的用电线把电脑连接到了一起。是简单的连到一起是远远不够的，就好像语言不同的两个人互相见了面，完全不能交流信息。因而他们需要定义一些共通的东西来进行交流，TCP/IP就是为此而生。TCP/IP不是一个协议，而是一个协议族的统称。里面包括了IP协议，IMCP协议，TCP协议，以及我们更加熟悉的http、ftp、pop3协议等等。电脑有了这些，就好像学会了外语一样，就可以和其他的计算机终端做自由的交流了。

• UDP

将数据源和目的封装成数据包中，不需要建立连接；
每个数据报的大小在限制在64k；
因无连接，是不可靠协议；
不需要建立连接，速度快

• TCP

建立连接，形成传输数据的通道；
在连接中进行大数据量传输；
需要连接所以是可靠协议；
必须建立连接，效率会稍低;

3.UDP协议收发数据

（1）发送数据

 a: 创建UDP通讯客户端对象(DatagramSocket)
 b: 创建数据报包 public DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address,int port)
 c: 发送 数据
 d: 释放资源

（2）接受数据

a: 创建UDP通讯协议服务器端对象(DatagramSocket) 注意要用有参数构造 指定端口号
b: 创建数据报包,作用用来接收数据  // public DatagramPacket(byte[] buf, int length)
c: 接收数据  receive(dp) ;
d: 解析数据报包,拿出数据  dp.getData() ;  dp.getLength() ;
e: 释放资源

（3）结合多线程实现聊天室程序

package com.练习.UDP多线程实现聊天;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
public class UDPThreadA {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                DatagramSocket datagramSocket1 = null;
                try {
                    datagramSocket1 = new DatagramSocket(9999);
                } catch (SocketException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                while(true) {
                    try {
                        byte[] bytes = new byte[1024];
                        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
                        datagramSocket1.receive(datagramPacket);
                        byte[] data = datagramPacket.getData();
                        int length = datagramPacket.getLength();
                        String string = new String(data, 0, length);
                        String ip = datagramPacket.getAddress().getHostAddress();
                        System.out.println(ip + "B发来消息：" + string);
                    } catch (SocketException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
        //创建通讯对象
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();
        System.out.println("输入你要发送的消息");
        while(true){
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            String s = bufferedReader.readLine();
            if (s.equals("886")) {
                break;
            }
            //创建数据报包
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(s.getBytes(), s.length(), InetAddress.getByName("192.168.94.102"),8888);
            //发送数据
            datagramSocket.send(packet);
        }
        datagramSocket.close();
    }
}

package com.练习.UDP多线程实现聊天;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
public class UDPThreadB {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                DatagramSocket datagramSocket1 = null;
                try {
                    datagramSocket1 = new DatagramSocket(8888);
                } catch (SocketException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                while (true) {
                    try {
                        byte[] bytes = new byte[1024];
                        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
                        datagramSocket1.receive(datagramPacket);
                        byte[] data = datagramPacket.getData();
                        int length = datagramPacket.getLength();
                        String s = new String(data, 0, length);
                        String ip = datagramPacket.getAddress().getHostAddress();
                        System.out.println(ip + "A发来消息：" + s);
                    } catch (SocketException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();
        System.out.println("输入你要发送的消息");
        while(true){
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            String s = bufferedReader.readLine();
            if (s.equals("886")) {
                break;
            }
            DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(s.getBytes(), s.length(), InetAddress.getByName("192.168.94.102"), 9999);
            datagramSocket.send(datagramPacket);
        }
        datagramSocket.close();
    }
}

4.TCP协议收发数据

（1）发送数据

a: 创建TCP通讯协议客户端对象(Socket)   // public Socket(String host, int port)
b: 获取输出流对象
c: 写数据
d: 释放资源

（2）接受数据

a: 创建TCP通讯协议服务器端对象(ServerSocket)
b: 监听客户端
c: 获取输入流对象
d: 读取数据
e: 释放资源

（3）TCP上传文本文件

服务端

package com.westmo3.demo4;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class TCPserver {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端已开启，等待客户端连接");
        int i=1;
        while (true) {
            //监听客户端
            Socket accept = serverSocket.accept();
            new ServerThread(accept).start();
            System.out.println("当前已有"+(i++)+"个客户端连接");
        }
    }
}
class ServerThread extends Thread{
    Socket socket;
    public ServerThread(Socket accept) {
        this.socket=accept;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
            FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("2.mp3");
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int re=0;
            while((re=inputStream.read(bytes))!=-1){
                fileOutputStream.write(bytes,0,re);
            }
            fileOutputStream.close();
            //上传成功，给客户端一个反馈
            outputStream.write("上传成功".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端(可以有多个)

package com.westmo3.demo4;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class TCPserver {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端已开启，等待客户端连接");
        int i=1;
        while (true) {
            //监听客户端
            Socket accept = serverSocket.accept();
            new ServerThread(accept).start();
            System.out.println("当前已有"+(i++)+"个客户端连接");
        }
    }
}
class ServerThread extends Thread{
    Socket socket;
    public ServerThread(Socket accept) {
        this.socket=accept;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
            FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("2.mp3");
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int re=0;
            while((re=inputStream.read(bytes))!=-1){
                fileOutputStream.write(bytes,0,re);
            }
            fileOutputStream.close();
            //上传成功，给客户端一个反馈
            outputStream.write("上传成功".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}