黑马程序员_网络编程概述

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一、网络模型

网络模型分为两种：

第一种叫做OSI（Open System Interconnection开放系统互联）参考模型，它是把网络分成7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

第二种叫做TCP/IP参考模型，它是把网络分为4层：主机至网络层、网际层、传输层和应用层。

两种网络参考模型对照如下：

OSI参考模型是把网络通讯中的数据封装了7层数据包，拆包的时候也要拆7层。而TCP/IP参考模型是把数据封了4层包，拆的时候只拆4层就好了。

二、网络通讯要素

1、IP地址

以QQ聊天为例，想要用QQ跟好友聊天，首先需要找到好友的主机。网络中有数以亿计的电脑主机，每个主机都有一个唯一标识，这个标识就是IP地址。

IP地址由4个字节组成，不易记忆。我们可以通过主机名称获得每个主机的IP地址。

每台计算机都有一个本地回环地址：127.0.0.1，它的主机名称是localhost。

java把网络编程中要操作的对象封装到net包中。下面通过一段代码演示一下获取本机IP地址和主机名称的操作：

package demo1;
import java.net.*;


class IPDemo 
{
	public static void main(String[] args) throws UnknownHostException//未知主机异常
	{
		//static InetAddress getLocalHost() 
        //返回本地主机。 
		InetAddress i=InetAddress.getLocalHost();
		System.out.println(i);
		//String getHostAddress() 
        //返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。 
		System.out.println("getHostAddress()="+i.getHostAddress());
		// String getHostName() 
        //获取此 IP 地址的主机名。 
		System.out.println("getHostName()="+i.getHostName());

		//static InetAddress getByName(String host) 
        //在给定主机名的情况下确定主机的 IP 地址。 
		InetAddress ia=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
		System.out.println("ia.getHostAddress()="+ia.getHostAddress());
		System.out.println("ia.getHostName()="+ia.getHostName());
	}
}

2、端口号

把聊天内容发送到对方的QQ应用程序上。我们知道，每台电脑都可以安装很多应用程序，为了标识这些应用程序，所以给这些网络应用程序都用数字进行标识，以便于区分不同进程。这个数字标识就叫做端口号。电脑中的有效端口为：0~65535，其中0~1024是系统使用或保留端口。

3、传输协议

网络中的数据传输要遵循一个通信规则，这个通讯规则称为协议。国际组织定义了一个通用协议：TCP/IP。还有一个通信协议：UDP协议。

三、TCP和UDP

UDP协议的特点：

• 1）将数据及源和目的封装成数据包中，不需要建立连接。

• 2）每个数据包的大小在限制在64k 内。

• 3）因无连接，是不可靠协议。

• 4）不需要建立连接，速度快。

l TCP协议的特点：

• 1）建立连接，形成传输数据的通道。

• 2）在连接中进行大数据量传输。

• 3）通过三次握手完成连接，是可靠协议。

• 4）必须建立连接，效率会稍低。

四、Socket

Socket 就是为网络服务提供的一种机制。

l java api文档中把Socket译作套接字，套接字是两台机器间通信的端点，通信的两端都有Socket 。

l 网络通信其实就是Socket 间的通信， 数据在两个Socket间通过IO传输。

传输方式有两种：UDP传输和TCP传输。

五、UDP传输

l 用于UDP传输数据的两个对象：DatagramSocket与 DatagramPacket。

创建UDP传输大体分为4步：

l 1）建立发送端，接收端。发送端与接收端是两个独立的运行程序。

l 2）建立数据包。

l 3）调用Socket 的发送或接收方法。

l 4）关闭Socket 。

下面通过一个需求来演示怎么进行UDP传输。

需求：定义一个应用程序，通过UDP传输方式，将一段文字数据发送出去；再定义一个应用程序，用于接收UDP协议传输的数据并处理。

思路：通过需求我们可以看出要定义一个UDP的发送端来发送数据，再定义一个UDP的接收端来接收数据。

定义UDP的发送端：

步骤：①建立UDPSocket服务。

②提供数据，并将数据封装到数据包中。

③通过Socket服务的发送功能，将数据包发出去。

④关闭资源。

定义UDP的接收端：

步骤：①定义UDPSocket服务，通常会监听一个端口。其实就是给这个接收网络应用程序定义数字标识，方便于明确哪些数据过来该应用程序可以进行处理。

②定义一个数据包，因为要存储接收到的字节数据。因为数据包对象中有更多功能可以提取字节数据中的不同的数据信息。

③通过Socket服务的receive()方法将收到的数据存入已定义好的数据包中。

④通过数据包对象的特有功能，将这些不同的数据取出，打印在控制台上。

⑤关闭资源。

具体代码如下：

package demo2;
import java.net.*;


class UdpDemo 
{
	public static void main(String[] args) throws Exception//会抛出3个异常
	{
		//DatagramSocket() 
        //构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。
		DatagramSocket dgs=new DatagramSocket();//会抛出SocketException

		//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。
		byte[] by="abcedhahahehe".getBytes();
		//会抛出UnknownHostException
		DatagramPacket dgp=new DatagramPacket(by,by.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10000);

		//void send(DatagramPacket p) 
        //从此套接字发送数据报包。 
		dgs.send(dgp);//会抛出IOException

		// void close() 
        //关闭此数据报套接字。 
		dgs.close();
	}
}

class UdpReceive
{
	public static void main(String[] args)throws Exception//会抛出2个异常
	{
		//DatagramSocket() 
        //构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。
		//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。
		DatagramSocket dgs=new DatagramSocket(10000);//会抛出SocketException

		//DatagramPacket(byte[] buf, int length) 
        //构造 DatagramPacket，用来接收长度为 length 的数据包。
		byte[] by=new byte[1024];
		DatagramPacket dgp=new DatagramPacket(by,by.length);

		//void receive(DatagramPacket p) 
        //从此套接字接收数据报包。 
		dgs.receive(dgp);//会抛出IOException

		//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。 
		String ip=dgp.getAddress().getHostAddress();
		//byte[] getData() 
        //返回数据缓冲区。 
		byte[] b=dgp.getData();
		//int getLength() 
        //返回将要发送或接收到的数据的长度。 
		int len=dgp.getLength();
		//获取字节数组中的有效元素
		String data=new String(b,0,len);

		// 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。 
		int port =dgp.getPort();

		System.out.println(ip+"=="+data+"=="+port);

		//void close() 
        //关闭此数据报套接字。 
		dgs.close();
	}
}

六、TCP传输

l 用于TCP数据传输的两个对象：Socket和 ServerSocket。

创建TCP传输大体分为3步：

l 1）建立客户端和服务器端。同样，客户端与服务器端是两个独立的应用程序。

l 2）建立连接后，通过Socket中的IO流进行数据的传 输。

l 3）关闭Socket 。

下面通过一个需求来演示怎么进行TCP数据传输：

需求：创建一个TCP客户端给服务端发送一个文本数据；定义TCP服务端接收数据并打印在控制台上。

定义TCP的客户端：

通过查阅Socket对象，发现在该对象建立时，就可以去连接指定主机。因为TCP协议是面向连接的，所以在建立Socket服务时，就要有服务端存在，并连接成功。形成通路后，在该通道进行数据的传输。也就是客户端需要明确服务器的ip地址以及端口，这样才可以去试着建立连接。如果连接失败，会出现异常。

步骤：①创建Socket服务，并指定要连接的主机和端口。

②连接成功，说明客户端与服务端建立了通道，那么通过IO流就可以进行数据的传输，而Socket对象已经提供了输入流和输出流对象，通过getInputStream()，getOutputStream()方法获取即可。

③与服务端通讯结束后，关闭Socket。

定义TCP的服务端：

①建立服务端的Socket服务，并监听一个端口。

②获取连接过来的客户端对象。通过ServerSocket的accept()方法，没有连接就会等，所以这个方法是阻塞式的。

③客户端如果发过来数据，那么服务端要使用对应的客户端对象，并获取到该客户端对象的读取流来读取发送过来的数据并打印在控制台上。

④关闭服务端。（可选操作）

具体代码如下：

package demo5;
import java.net.*;
import java.io.*;


class TcpClient 
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		//Socket(InetAddress address, int port) 
        //创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。
		Socket s=new Socket(InetAddress.getLocalHost(),10005);
		//Socket(String host, int port) 
        //创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号

		//OutputStream getOutputStream() 
        //返回此套接字的输出流。 
		OutputStream os=s.getOutputStream();
		byte[] by="tcp tong lu access!".getBytes();
		os.write(by);

		// void close() 
        //关闭此套接字。 
		s.close();
	}
}


class TcpServer 
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		//ServerSocket(int port) 
        //创建绑定到特定端口的服务器套接字。
		ServerSocket ss=new ServerSocket(10005);

		//Socket accept() 
        //侦听并接受到此套接字的连接 
		Socket s=ss.accept();

		//InetAddress getInetAddress() 
        //返回套接字连接的地址。 
		String ip=s.getInetAddress().getHostAddress();

		//InputStream getInputStream() 
        //返回此套接字的输入流。 
		InputStream is=s.getInputStream();

		byte[] b=new byte[1024];
		int len=is.read(b);
		String str=new String(b,0,len);
		System.out.println(ip+"::"+str);

		//关闭客户端Socket服务
		s.close();

		// void close() 
        //关闭此套接字。 
		//服务器端Socket服务可以不用关（可选）
		ss.close();
	}
}

TCP 传输最容易出现的问题：

当客户端连接上服务端，两端都在等待，没有任何数据传输。这是因为read()方法或者readLine()方法是阻塞式的，没有读取到数据，就会一直等待。我们可以自定义一个结束标记，比如定义一个时间戳，或者使用shutdownInput()方法和shutdownOutput()方法。

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