03 - Java核心类库—网络编程

1、网络编程

1.1 网络编程概述

1）什么是计算机网络

分布在不同地域的计算机, 通过硬件等网络设备使用通信线路互相连接形成的一个网格系统.

计算机网络, 可以很方便的进行 信息的传递, 资源的共享 !

2）什么是计算机的IP地址

IP地址 是计算机在互联网中的唯一标识（公网IP） . 就像人在社会中的身份证号码.

内网ip：

公网ip：由于ipv4地址有限，有时候一个小区公用一个ip地址

本机IP:

127.0.0.1：无论是否插网线，都可以找到自己

localhost ：127.0.0.1的域名（别名）

IP地址分类

IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成a.b.c.d 的形式，例如192.168.65.100。其中a、b. C.
d嘟是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。

IPv6：由于互联网的理勃发展，IP地址的需求量愈来应大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。全球IPv4地址在2011年2月分配完毕。为了扩大地址空间，
拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成ABCD:EF01:
2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一一个网址,这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

3）什么是 网络中 网站的域名

域名可以简单的理解为, IP地址的别名. 更方便记忆, 当输入域名后(例如www.baidu.com) , 计算机会访 问域名解析商 ,
然后得到ip地址, 再进行访问

举例：

在浏览器中按F12（或者检查元素），找到Network位置

4）什么是计算机的端口号

端口号的范围 0-65535 之间 . *****

与ip地址很相似, IP地址是计算机在网络中的唯一标识 .

端口号是计算机中 程序的标识 . 用于在一台计算机中区分不同的应用程序

端口号在使用时 , 应尽量避免0-1024之间的端口号, 因为已经被一些知名的软件 和 windows操作系统所占 用了.

5）什么是计算机之间的通信协议

是计算机与计算机之间交流的标准 .

是对数据的 传输速率, 传入接口, 步骤控制 出错控制 等等 制定的一套标准 !

常用的通信协议:

1. http协议 : 超文本传输协议 . 80端口号
2. https协议: 安全的超文本传输协议 443端口号
3. ftp协议: 文件传输协议 21端口号
4. TCP协议: 传输控制协议
5. UDP协议: 数据报协议 TCP/IP:传输控制协证(Transmission Contro1 Protoco1). TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接， 然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。

三次握手:

TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。
第一次撞手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认。 第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知喀户端收到了连接请求。
第三次揭手，客户业再次向服务器端发送确认信息，确认连接。
完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如下载文件、浏览网页等
UDP:用户数据报协议(User Datagr am Pr otocol).
UDP协议是一个面向无连接的协议。传输数据时，不需要建立连接，不管对方端服务是否启动，直接将数据、数据源和目的地都封装在数据包中，直接发送。每个数据包的大小限制在64k以内。它是不可靠协议，因为无连接，所以传输速度快，但是容易丢失数据。日常应用。例如视频会议、QQ聊天（目前是TCP+UDP）等

6）网络编程程序的分类

1.B/S 程序 : 浏览器与服务器程序 （浏览器并不是自家的，所以编程时需要按照特定的格式）

2.C/S 程序 : 客户端与服务器程序（客户端代码在用户那里，不能及时得到更新）

7）TCP协议 - OSI网络模型

指的是 从一台计算机的软件中, 将数据发送到另一台计算机的软件中的过程.

七层网络模型: 应用层 / 表现层 / 会话层 / 传输层 / 网络层 / 数据链路层 / 物理层

2、TCP程序

2.1 TCP 协议 的 C/S程序

需要使用到两个类, 来编写TCP协议的 CS程序 .

• 1.ServerSocket 搭建服务器
• 2.Socket 搭建客户端

两方使用socket(套接字 , 通信端点) 进行交流.

先有服务器，再有客户端，否则程序会崩溃

那什么是ServerSocket和Socket两个类呢？

2.2 ServerSocket

2.2.1 概述

用于创建服务器 . 创建完毕后, 会绑定一个端口号.

然后此服务器可以等待客户端连接 .

每连接一个客户端 , 服务器就会得到一个新的Socket对象, 用于跟客户端进行通信 .

2.2.2 常用构造方法

ServerSocket(int port);

创建一个基于TCP/IP协议的服务器 , 并绑定指定的端口号.

注意: 参数port的范围是: 0-65535 (建议1025-65535)

2.2.3 常用方法

Socket accept();

• 等待客户端连接 .
• 此方法会导致线程的阻塞!
• 直到一个新的客户端连接成功, return Socket对象后, 线程再继续执行.

void close(); 

释放占用的端口号 , 关闭服务器.（四次挥手）

2.3 Socket

2.3.1 概述

是两台计算机之间通信的端点 , 是网络驱动提供给应用程序编程的一种接口 一套标准, 一种机制 .

2.3.2 常用构造方法

Socket(String ip,int port) 

• 创建一个套接字,
• 并连接指定ip和端口号的 服务器.
• 参数1. 服务器的ip地址 参数2. 服务器软件的端口号

2.3.3常用方法

OutputStream getOutputStream(); 

• 返回的是 , 指向通信的另一端点的输出流

 - InputStream getInputStream(); 

• 返回的是 , 指向通信的另一端点的输入流

 - void close(); 

• 关闭套接字

注意:

在网络编程时, 获取输入输出流的操作 ,对于客户端与服务器来说是相对的

• 客户端的输入流, 输入的是服务器的输出流 输出的内容.
• 客户端的输出流, 输出到了服务器的输入流中.

所以 在使用时, 需要注意以下一点规则:

• 客户端与服务器获取流的顺序必须是相反的: 例如:客户端先得到了输入流 , 那服务器必须先获取输出流

3、 客户端服务器案例

3.1 客户端服务器连接案例

1）源代码

2）运行效果

先启动服务器，然后陷入阻塞，等待客户端连接：

启动客户端

3.2 客户端服务器交互案例

1）源代码
服务端

package com.java.study;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * TCP网络编程
 * 服务端
 */
public class Demo_wangluobiancheng_1 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        // 搭建服务端
        ServerSocket server = new ServerSocket(10455);// port:端口
        System.out.println("服务端已启动");
        // 等待客户来连接
        Socket so = server.accept();
        System.out.println("服务器连接成功");

        //获得输出流
        OutputStream outputStream = so.getOutputStream();
        //获得打印流
        PrintStream print = new PrintStream(outputStream);
        //发送消息
        print.println("欢迎连接服务器");

       /*//获得输入流
        InputStream inputStream = so.getInputStream();
        BufferedReader buff = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = buff.readLine();
        System.out.println("服务端收到：" + s);
        System.out.println("服务器程序执行完毕");*/
    }
}

客户端

package com.java.study;

import java.io.*;
import java.net.Socket;

/**
 * 客户端
 */
public class Demo_wangluobiancheng_1_1 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        // 搭建客户端
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10455);
        //获得输入流
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader buff = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String txt = buff.readLine();
        System.out.println("客户端收到：" + txt);
        inputStream.close();

        //获取输出流
        /*OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //获得打印流
        PrintStream print = new PrintStream(outputStream);
        //发送消息
        print.println("欢迎连接客户端");*/
    }
}

2）运行效果

启动服务器后陷入阻塞，等待连接：

启动客户端，收到服务器传来的消息：

服务器程序结束：

3.3 在服务器中加入多线程

3.1.1 简单示例

1）源代码

2）运行效果

服务器启动

客户端启动

再次启动客户端

3）存在的问题

一次while循环，只能接受一个客户端的请求，如果while循环中需要等待10min，那么其他客户端的连接也需要跟着一起等待。

解决方法：while循环仍不断获取客户端请求，只不过采用线程对socket进行操作。

3.1.2 多线程处理示例

服务端

package com.java.study;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * TCP网络编程
 * 服务端
 */
public class Demo_wangluobiancheng_1 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        // 搭建服务端
        ServerSocket server = new ServerSocket(10455);// port:端口
        System.out.println("服务端已启动");

        while(true){
    
    
            // 等待客户来连接
            Socket so = server.accept();
            System.out.println("服务器连接成功");

            new Thread() {
    
    
                @Override
                public void run() {
    
    
                    try {
    
    
                        InputStream input = so.getInputStream();
                        OutputStream output = so.getOutputStream();
                    } catch (IOException e) {
    
    
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }.start();
        }
    }
}

客户端

package com.java.study;

import java.io.*;
import java.net.Socket;

/**
 * 客户端
 */
public class Demo_wangluobiancheng_1_1 {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        // 搭建客户端
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10455);
	}
}

上面讲解有关多线程处理问题时，就只单纯讲解到如何服务端与客户端连接的方式，交互的并没有写，但是跟前面一样的做法。

4、相关类和API

4.1 常用方法

4.2 UDP 协议(数据报) 程序（了解）

用户数据报协议, 与tcp协议不同, UDP的连接是不可信的. 数据发送的成功与失败 与 数据报是无关的. （在目前程序员生涯中已经越来越少见了

使用到两个类:
1）数据报套接字: DatagramSocket

用于发送 与 接收数据包的Socket

• 构造方法:

• DatagramSocket(int port);

• 参数: 端口号

• 常用方法:

• close() : 关闭套接字.

• send(DatagramPacket dp) 将一个数据包dp 发送出去

• receive(DatagramPacket dp) 接收一个数据包, 并存储到参数dp中.

2）数据包 DatagramPacket

用于发送或接收数据时, 盛放数据的对象!

• 构造方法:

1.用于发送数据时, 组装数据的 构造方法.

DatagramPacket(byte[] bytes,int startIndex,int len,InetAddress ip,int
port); 参数1. 要发送的数据, 是字节数组的形式
参数2. 有效数据 在数组中的起始位置
参数3. 有效数据 在数组中的长度
参数4. 当前这个数据包, 准备发送到的IP地址, InetAddress 这个类的对象, 用于描述 IP .
参数5. 当前这个数据包,准备发送到目标计算机的哪个端口号. 得到InetAddress对象的方式:

InetAddress ip = InetAddress.getByName("192.168.102.228"); 

2.用于接收数据时, 存储数据的 构造方法.

创建的是 不包含数据的数据包, 用于在接收到数据后, 存储数据 !

DatagramPacket(byte[] bytes,int len) 

参数1. 用于存储数据的 数组 参数2. 允许存储的最大长度

• 常用方法:

• byte[] getData()用于获取数据包中的有效字节数组

• int getLength() 用于获取数据包中的有效数据的长度.

4.3 InetAddress 描述IP地址的类

InetAddress 这个类的对象, 用于描述IP .

1）得到InetAddress对象的方式:

netAddress ip = InetAddress.getByName(“192.168.102.228”);

2）不同协议获取IP的方式

在UDP协议中，通过数据包DatagramPacket的getAddress方法, 可以得到数据包来自哪个ip

在TCP协议中，通过套接字Socket的getInetAddress方法, 可以得到套接字连接的ip地址.

3）常用方法:

String getHostAddress() ip地址字符串

String getHostName() 计算机名称, 当名称无法获取时, 获取的为ip地址.

4.4 URL 类 (统一资源定位符)(网址) 【了解】

1）案例一：下载文件

public class ClientDemo {
    
     
 
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
     
        Scanner input = new Scanner(System.in); 
        System.out.println("欢迎使用嘿嘿雷下载器"); 
        System.out.println("请输入要下载的文件网址:"); 
        String urlString = input.nextLine(); 
        System.out.println("请输入要保存的文件名称:"); 
        System.out.println("(文件默认下载位置:d盘download文件夹中)"); 
        String fileString = input.nextLine();
        //1. 确保文件夹存在 
        File dir = new File("d://download"); 
        if(!dir.exists()) {
    
     
            dir.mkdirs(); 
        }
 
        //2. 创建一个文件输出流, 用于输出数据 
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(dir,fileString)); 
        
        //3. 今天学习的新内容
 
        //3.1 创建一个网址对象(统一资源定位符) 
        URL url = new URL(urlString); 
 
        //3.2 打开链接 , 并得到链接对象 
        URLConnection conn = url.openConnection(); 
 
        //3.3 通过连接对象, 获取连接到的文件的输入流 
        InputStream is = conn.getInputStream(); 
 
        //[3.4] 获取网址指向文件的 大小 
        long fileLength = conn.getContentLengthLong(); 
 
        //3.5 循环读取 并写出到fos中 用于存储 每次读取的数据 
        byte[] bytes = new byte[1024*1024]; 
        int len = -1; //用于存储每次读取的数据长度 
        int count = 0;  //用于存储已读取的所有数据的长度 
        while((len = is.read(bytes))!=-1) {
    
     
            //将每次循环读取的bytes 写出到文件中 
            fos.write(bytes,0,len); 
            count+=len; 
            System.out.println("下载中:"+(count/(fileLength/100))+"%"); 
        }
        is.close(); 
        System.out.println("文件下载完毕"); 
    } 
}

2）案例二：传输参数, 并下载数据

static Scanner input = new Scanner(System.in); 
public static void main(String[] args) throws Exception {
    
     
    System.out.println("自动P图小程序:"); 
    System.out.println("请选择菜单:"); 
    int menu = menu(); 
    System.out.println("请输入名字:"); 
    String name = input.nextLine(); 
    String name2 = URLEncoder.encode(name, "UTF-8"); 
    //1. 得到网址, 这个网址指向的内容 是另一个图片的网址 
    String urlString = "http://itdage.cn/B/img?id="+menu+"&s1="+name2; 
    URL url = new URL(urlString); 
 
    //2. 打开链接 
    URLConnection conn = url.openConnection(); 
 
    //3. 得到输入流 
    //3.1 因为我们这个网址的内容 只是一个图片的地址, 也就是一行文字, 所以我们将这个流转换为逐行读取流, 读取一行文本就可以了 
    InputStream is = conn.getInputStream(); 
 
    //3.2 转换为字符流 
    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is); 
 
    //3.3 转换为逐行读取流 
    BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
    String imgUrlString = br.readLine(); 
    System.out.println("图片已制作完成 , 地址:"+imgUrlString); 
}
public static int menu(){
    
     
    System.out.println("1. 捐*补助");//1 
    System.out.println("2. 登月插旗");//2 娃娃 
    System.out.println("3. 娃娃订单");//3 娃娃 
    System.out.println("4. 相思癌");//4相思癌
    System.out.println("5. 孕检证明"); 
    System.out.println(";6. 玛莎拉蒂订单");//6.玛莎拉蒂订单 
    System.out.println("7. 马云湖畔大学");// 
    System.out.println("122. 男举牌 娶你");// 
    System.out.println("123. 女举牌 生猴子");// 
    String text = input.nextLine(); 
    int m = -1; 
    try {
    
    
        m = Integer.parseInt(text); 
    }catch(Exception e) {
    
     
    }
    if(m<1 || (m>7&&m<122) || m>123) {
    
     
        return menu(); 
    }
    return m; 
}