十二、网络编程

于 2020-05-01 20:47:18 发布
阅读量239 收藏
点赞数
分类专栏： JavaSE 文章标签： java
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lsssssssssssy/article/details/105875850
版权

目录

一、网络编程概述

  • Java是 Internet 上的语言，它从语言级上提供了对网络应用程序的支持
  • Java提供的网络类库，可以实现无痛的网络连接，联网的底层细节被隐藏在 Java 的本机安装系统里，由 JVM 进行控制
  • Java 实现了一个跨平台的网络库，程序员面对的是一个统一 的网络编程环境
  • 网络编程的目的：
    • 直接或间接地通过网络协议与其它计算机实现数据交换，进行通讯
  • 网络编程中有两个主要的问题：
    • 如何准确地定位网络上一台或多台主机；定位主机上的特定的应用
    • 找到主机后如何可靠高效地进行数据传输

二、网络通信要素概述

  • 实现网络中的主机互相通信
  • 通信双方地址：
    • IP
    • 端口号
  • 一定的规则：
    • 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

三、通信要素1：IP和端口号

3.1 IP 地址

  • 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
    • IPV4 ：4个字节
    • IPV6 ：16个字节
    • 公网地址(万维网使用)
    • 私有地址(局域网使用)

3.2 InetAddress类

  • InetAddress类：代表一个IP地址，含有一个Internet主机地址的域名 和 IP地址
  • Internet上的主机有两种方式表示地址：
    • 域名(hostName)：www.baidu.com
    • IP地址(hostAddress)：202.108.35.210
  • 两个子类：Inet4Address、Inet6Address
  • 域名解析：当在连接网络时输入一个主机的域名后，域名服务器(DNS)负责将域名转化成IP地址，和主机建立连接
  • InetAddress类没有提供公共的构造器，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)
  • 提供了如下几个常用的方法：
MethodDescription
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 static void main(String[] args) {

        try {
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            InetAddress inetAddress1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            //获取本地IP
            InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inetAddress);
            System.out.println(inetAddress1);
            System.out.println(inetAddress2);
            //getHostName
            System.out.println(inetAddress1.getHostName());
            //getHostAddress
            System.out.println(inetAddress1.getHostAddress());
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

3.3 端口号

  • 端口号：16位的整数 标识正在计算机上运行的进程
  • 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

四、通信要素2：网络协议

  • 网络通信协议：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
  • 通信协议分层的思想：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

在这里插入图片描述

4.1 TCP/IP协议簇

  • 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

4.2 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
      在这里插入图片描述

    • 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

  • 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

五、TCP网络编程

5.1 Socket

  • 端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket
  • 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
  • Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输
  • 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

5.2 Socket类

Socket类的常用构造器：

MethodDescription
public 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
public 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

Socket类的常用方法：

MethodDescription
public InputStream getInputStream()返回此套接字的输入流。可以用于接收网络消息
public OutputStream getOutputStream()返回此套接字的输出流。可以用于发送网络消息
public InetAddress getInetAddress()此套接字连接到的远程 IP 地址；如果套接字是未连接的，则返回 null。
public InetAddress getLocalAddress()获取套接字绑定的本地地址。 即本端的IP地址
public int getPort()此套接字连接到的远程端口号；如果尚未连接套接字，则返回 0
public int getLocalPort()返回此套接字绑定到的本地端口。 如果尚未绑定套接字，则返回 -1。即本端的 端口号
public void close()关闭此套接字。套接字被关闭后，便不可在以后的网络连接中使用（即无法重新连接 或重新绑定）。需要创建新的套接字对象。 关闭此套接字也将会关闭该套接字的 InputStream 和 OutputStream
public void shutdownInput()如果在套接字上调用 shutdownInput() 后从套接字输入流读取内容，则流将 返回 EOF（文件结束符）。 即不能在从此套接字的输入流中接收任何数据
public void shutdownOutput()禁用此套接字的输出流。对于 TCP 套接字，任何以前写入的数据都将被发 送，并且后跟 TCP 的正常连接终止序列。 如果在套接字上调用 shutdownOutput() 后写入套接字输出流， 则该流将抛出 IOException。 即不能通过此套接字的输出流发送任何数据

5.3 基于Socket的TCP编程

在这里插入图片描述

    @Test
    public void client(){
        Socket socket = null;
        OutputStream outputStream = null;
        FileInputStream fileInputStream = null;
        InputStream inputStream = null;
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = null;
        try {
            //1.创建Socket
            socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);
            //2.创建Socket的输出流
            outputStream = socket.getOutputStream();
            //3.获取输入流
            fileInputStream = new FileInputStream(new File("IMG_2754.JPG"));
            //4.读写数据
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len=fileInputStream.read(buffer))!=-1){
                outputStream.write(buffer,0,len);
            }
            //关闭数据的输出
            socket.shutdownOutput();
            //5.接收服务端的反馈
            inputStream = socket.getInputStream();
            byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer2 = new byte[20];
            int len2;
            while ((len2=inputStream.read(buffer2))!=-1){
                byteArrayOutputStream.write(buffer2,0,len2);
            }
            System.out.println(byteArrayOutputStream.toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //6.关闭资源
            if (fileInputStream!=null) {
                try {
                    fileInputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (outputStream!=null) {
                try {
                    outputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket!=null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (byteArrayOutputStream!=null) {
                try {
                    byteArrayOutputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (inputStream!=null) {
                try {
                    inputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    @Test
    public void server(){
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream inputStream = null;
        FileOutputStream fileOutputStream = null;
        OutputStream outputStream = null;
        try {
            //1.创建ServerSocket
            serverSocket = new ServerSocket(9090);
            //2.获取客户端socket
            socket = serverSocket.accept();
            //3.获取客户端输入流
            inputStream = socket.getInputStream();
            //4.获取输出流
            fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("IMG_2754(3).JPG"));
            //5.读写过程
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len=inputStream.read(buffer))!=-1){
                fileOutputStream.write(buffer,0,len);
            }
            System.out.println("图片传输完成");
            //6.服务端的反馈
            outputStream = socket.getOutputStream();
            outputStream.write("已收到客户端的数据".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //7.关闭资源
            if (fileOutputStream!=null) {
                try {
                    fileOutputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (inputStream!=null) {
                try {
                    inputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket!=null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (serverSocket!=null) {
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (outputStream!=null) {
                try {
                    outputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

5.4 客户端—服务端

  • 客户端：
    • 自定义
    • 浏览器
  • 服务端：
    • 自定义
    • Tomcat服务器

六、UDP网络编程

  • 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(不可靠)
  • 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
  • UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接

6.1 DatagramSocket 类的常用方法

MethodDescription
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

6.2 DatagramPacket类的常用方法

MethodDescription
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

6.3 UDP网络通信

    //发送端
    @Test
    public void send(){
        DatagramSocket socket = null;
        try {
            socket = new DatagramSocket();
            String str = "UTP芜湖";
            byte[] data = str.getBytes();
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length,inetAddress,9090);
            socket.send(packet);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (socket!=null)
            socket.close();
        }
    }

    //接收端
    @Test
    public void receiver(){
        DatagramSocket socket = null;
        try {
            socket = new DatagramSocket(9090);
            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();
        }
    }

七、URL编程

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

7.1 URL类

构造器：

MethodDescription
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. atguigu.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");
public URL(String protocol, String host, int port, String file)例如: URL gamelan = new URL("http", "www.atguigu.com", 80, “download.html");

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：

MethodDescription
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 getPath( )获取该URL的文件路径
public String getFile( )获取该URL的文件名
public String getQuery( )获取该URL的查询名
    public static void main(String[] args) {
        try {
            URL url = new URL("https://editor.youkuaiyun.com/md?articleId=105875850");
            System.out.println(url.getProtocol());//https
            System.out.println(url.getHost());//editor.youkuaiyun.com
            System.out.println(url.getPort());//-1
            System.out.println(url.getPath());///md
            System.out.println(url.getFile());///md?articleId=105875850
            System.out.println(url.getQuery());//articleId=105875850
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

7.2 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 （公共网关接口-Common Gateway Interface-的简称，是用户浏览器和服务器端的应用程序进行连接的接口）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.
  • 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
    • public Object getContent( ) throws IOException
    • public int getContentLength( )
    • public String getContentType( )
    • public long getDate( )
    • public long getLastModified( )
    • public InputStream getInputStream( )throws IOException
    • public OutputSteram getOutputStream( )throws IOException
    public static void main(String[] args) {
        HttpURLConnection urlConnection = null;
        InputStream inputStream = null;
        FileOutputStream fileOutputStream = null;
        try {
            URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/myTest.txt");
            urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            urlConnection.connect();
            inputStream = urlConnection.getInputStream();
            fileOutputStream = new FileOutputStream("myTest2.txt");

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len=inputStream.read(buffer))!=-1){
                fileOutputStream.write(buffer,0,len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (fileOutputStream!=null) {
                try {
                    fileOutputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (inputStream!=null) {
                try {
                    inputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (urlConnection!=null)
            urlConnection.disconnect();
        }
    }

7.3 URI、URL和URN的区别

  • URI：uniform resource identifier，统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源
    • 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
  • URL：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
  • URN：uniform resource name，统一资源命名，是通过名字来标识资源
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值