学习Java第三十三天--网络编程_自学java第33天刘小爱-优快云博客

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本文全面介绍了计算机网络的基础概念，包括网络模型、通信协议、IP和端口的作用，以及如何使用InetAddress类和Socket编程进行网络通信。通过实际案例，如基于TCP的聊天室和注册系统，深入浅出地讲解了网络编程的原理和实践。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

网络模型、通信协议、IP和端口、InetAddress类、网络编程练习

16. 网络编程

16. 网络编程

16.1 什么是网络

16.1.1 网络

由点和线构成，表示诸多对象间的互相联系；

16.1.2 计算机网络

为实现资源共享和信息传递，通过通信线路连接起来的若干主机（Host）；
互联网：（Internet）点与点相连；
万维网：（WWW - World Wide Web）端与段相连；
网络编程：让计算机与计算机之间建立连接、进行通信；

16.2 网络模型

16.2.1 OSI

OSI（Oper System Interconnection）开放式系统互联；

在这里插入图片描述

第一层：物理层为设备之间的数据通信提供传输信号和物理介质；（双绞线、光导纤维）；
第二层：链路层在物理层上，通过规程或协议（差错控制）来控制传输数据的正确性；（MAC）
第三层：网络层负责定义了能够标识所有网络节点的逻辑地址；（IP地址）
第四层：传输层负责是否选择差错恢复协议、数据流重用、错误顺序重排；（TCP、UDP）
第五层：会话层负责使应用建立和维持会话，使通信在失效时继续恢复通信；（断点续传）
第六层：表示层负责定义转换数据格式及加密，允许选择以二进制或ASCII格式传输；
第七层：应用层负责文件访问和管理、可靠运输服务、远程操作服务。（HTTP、FTP、SMTP）

16.2.2 TCP/IP模型

一组用于实现网络互连的通信协议，将协议分成四个层次；

在这里插入图片描述

第一层：接接口层负责建立电路连接，是整个网络的物理基础，典型的协议包括以太网、ADSL等等；
第二层：网络层负责分配地址和传送二进制数据，主要协议是IP协议；
第三层：传输层负责传送文本数据，主要协议是TCP、UDP协议；
第四层：应用层负责传送各种最终形态的数据，是直接与用户打交道的层，典型协议是HTTP、FTP等；

16.3 通信协议

TCP/UDP

TCP协议：Transmission Control Protocol 传输控制协议
是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。数据大小无限制。建立连接的过程需要三次握手，断开连接的过程需要四次挥手；
UDP协议：User Datagram Protocol 用户数据报协议
是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，每个包的大小64KB；

16.4 IP与端口

16.4.1 IP

IP协议：Internet Protocol Address 互联网协议地址/国际协议地址

分配给互联网设备的数字标签（唯一标识）；

IP地址分为两种：

IPV4 ： 4字节32为整数，并分成4段8位的二进制数，每8位之间用圆点隔开，每8位整数可以转换位一个0~255的十进制整数；
格式：D.D.D.D
例如：255.255.255.255
IPV6 ： 16字节128位整数，并分成8段十六进制数，每16位之间用圆点隔开，每16位整数可以转换为一个0~65535的十进制数；
格式：X.X.X.X.X.X.X.X
例如：FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF

16.4.2 IPV4的应用分类

A类：政府机构，1.0.0.1 ~ 126.255.255.254
B类：中型企业，128.0.0.1 ~ 191.255.255.254
C类：个人用户，192.0.0.1 ~ 223.255.255.254
D类：用于组播， 224.0.0.1~ 255.255.255.254
回环地址: 127.0.0.1 , 指本机，一般用于测试使用；
查看IP命令：ipconfig
测试IP命令：ping D.D.D.D

16.4.3 Port

端口号：在通信实体上进行网络通讯的程序的唯一标识；

端口分类：

公认端口：0~1023
注册端口：1024~49151
动态或私有端口：49152~65535

常用端口：

MySql：3306
Oracle：1521
Tomcat：8080
SMTP：25
Web服务器：80
FTP服务器：21

16.5 网络编程

16.5.1 InetAddress类

概念：表示互联网协议（IP）地址对象，封装了与该IP地址相关的所有信息，并提供获取信息的常用方法；

方法：

public static InetAddress getLocalHost() //获取本地主机地址对象
public static InetAddress getByName(String host) //根据主机名称获得地址对象
public static InetAddress[] getAllByName(String host) //获得所有相关地址对象
public String getHostAddress() //获取IP地址字符串
public String getHostName() //获得IP地址主机名

import java.net.InetAddress;

public class TestInetAddress {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();//获取本地主机
		
		//获取本地主机的IP、名字
		String ip = local.getHostAddress();
		String name = local.getHostName();
//		System.out.println(ip+"\t"+name);
		
		//获取任意主机的IP地址对象  （IP、主机名）
//		InetAddress local2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
//		System.out.println(local2.getHostAddress());
//		System.out.println(local2.getHostName());
		
		InetAddress[] addres = InetAddress.getAllByName("www.baidu.com");
		
		for(InetAddress add: addres) {
			System.out.println(add.getHostAddress());
		}
		
	}

}

输出结果：

39.156.66.14
39.156.66.18

16.5.2 基于TCP的网络编程

Socket编程：

Socket（套接字）是网络中的一个通信节点；
分为客户端Socket与服务器ServerSocket；
通信要求：IP地址+端口号；

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

public class Server {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//1.创建服务套接字
		ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
		System.out.println("服务器已启动");
		
		//2.调用accept等待客户端
		Socket client = server.accept();
		
		//3.通过客户端获取输入输出流
		InputStream is = client.getInputStream();
		InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is , "UTF-8");
		BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
		
		OutputStream os = client.getOutputStream();
		OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(os, "UTF-8");
		PrintWriter pw = new PrintWriter(osw);
		
		//4.读取数据
		String message = br.readLine();
		System.out.println("客户端："+message);
		
		//5.响应数据
		pw.println("我是服务端，你好");
		pw.flush();
		
		//6.关闭
		pw.close();
		br.close();
		client.close();
		server.close();
	}
}

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;


public class Client {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//1.创建客户端，连接指定的IP+端口号
		Socket client = new Socket("192.168.31.59",6666);
		
		//2.获取输入输出流
		InputStream is = client.getInputStream();
		InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is , "UTF-8");
		BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
		
		OutputStream os = client.getOutputStream();
		OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(os, "UTF-8");
		PrintWriter pw = new PrintWriter(osw);
		
		//3.发送数据
		pw.println("我是客户端");
		pw.flush();
		//4.接收相应数据
		String message = br.readLine();
		System.out.println("服务端说："+message);
		
		//5.关闭
		br.close();
		pw.close();
	}

}

输出结果：

服务器已启动
客户端：我是客户端

服务端说：我是服务端，你好

16.5.3 开发步骤

建立通信连接（会话）：
创建ServerSocket，指定端口号；
调用accept等待客户端接入；
客户端请求服务器：
创建Socket，指定服务器IP+端口号；
使用输出流，发送请求数据给服务器；
使用输入流，接收响应数据到客户端（等待）；
服务器响应客户端：
使用输入流，接收请求数据到服务器（等待）
使用输出流，发送响应数据给客户端；

import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*
 * 服务器，接收多个客户端请求
 * 主线程，接收请求
 * 子线程，复制接收数据
 * */
public class Server {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		ServerSocket server =new ServerSocket(8888);
		System.out.println("服务器已启动");

		while(true) {
			Socket client = server.accept();
			DataThread dt = new DataThread(client);
			dt.start();
		}
	}

}

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

public class DataThread extends Thread {

	private Socket client;
	public DataThread(Socket client) {
		this.client = client;
	}
	Scanner input = new Scanner(System.in);
	public void run() {
		//接收数据
		try {
			InputStream is = client.getInputStream();
			BufferedReader br = new BufferedReader( new InputStreamReader(is , "UTF-8"));
			PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(client.getOutputStream(), "UTF-8"));
			
			while(true) {
				String msg = br.readLine();
				System.out.println(client.getInetAddress().getHostName()+"说："+msg);
				
				System.out.println("请输入回复：");
				String callmsg = input.next();
				pw.println(callmsg);
				pw.flush();
				
				if(msg.equals("byebye") || msg.equals("886")) {
					System.out.println(client.getInetAddress().getHostName()+"退出了聊天");
					break;
				}
			}
			br.close();
			pw.close();
		} catch (IOException e) {
			System.err.println(client.getInetAddress().getHostName()+"死机了");
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

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


public class Client {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Socket client = new Socket("192.168.31.59",8888);
		
		OutputStream os = client.getOutputStream();
		PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(os , "UTF-8"));
	
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream(),"UTF-8"));
		
		Scanner input = new Scanner(System.in);
		while(true) {
			System.out.println("请输入：");
			String msg = input.next();
			pw.println(msg);
			pw.flush();
			
			String callmsg  = br.readLine();
			System.out.println("服务端回复："+callmsg);
			
			if(msg.equals("byebye") || msg.equals("886")){
				break;
			}
		}
		pw.close();
		client.close();
		System.out.println("您退出了");
	}

}

输出结果：

服务器已启动
DESKTOP-JFO9FHB说：你好
请输入回复：
hi
DESKTOP-JFO9FHB说：byebye
请输入回复：
886
DESKTOP-JFO9FHB退出了聊天

请输入：
你好
服务端回复：hi
请输入：
byebye
服务端回复：886
您退出了

16.5.4 课堂案例

使用Socket编程实现服务器端注册：
注册信息保存在properties文件中；
注册成功后返回字符串“注册成功”；

import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Properties;

/*
 * 服务端
 * 提供注册
 * 接收客户端发送的数据zhangsan#123
 * 保存在properties文件中
 * */
public class Server {
	private Properties userPros;//Map体系下的，Key和value都是String
	
	public Server() {
		userPros = new Properties();
		File file = new File("Files/userPros.properties");
		if(file.exists()) {//文件存在
			
			try{
				//把properties文件里的内容加载到properties集合里
				userPros.load(new FileReader(file));
			}catch(Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	
	public void registerUser() {
	
		try {
			//1.创建服务端
			ServerSocket server = new ServerSocket(7777);
			System.out.println("服务端已启动");
			
			//2.接收客户端
			Socket client = server.accept();
			
			
			//3.输入流输出流
			BufferedReader br  = new BufferedReader(new InputStreamReader( client.getInputStream() , "UTF-8"));
			PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(client.getOutputStream(), "UTF-8"));
			
			
			//4.接收数据  zhangsan#123
			String user = br.readLine();
			String[] users = user.split("#");
			String username = users[0];
			String password = users[1];
			
			//对用户名进行判断
			if(userPros.containsKey(username)) {
				pw.println("用户已存在，请重新注册！");
				pw.flush();
			}else {
				//不存在，先存在userPros集合里，再存入文件
				userPros.setProperty(username, password);
				//将集合加载到文件中
				userPros.store(new FileWriter("Files/userPros.properties"), "用户信息");
				pw.println("注册成功");
				pw.flush();
			}
			pw.close();
			br.close();
			client.close();
			
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
	}
}

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class Client {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//1.创建客户端
		Socket client = new Socket("192.168.31.59",7777);
		System.out.println("开始注册。。。");
		Scanner input = new Scanner(System.in);
		System.out.println("请输入用户名：");
		String username = input.next();
		System.out.println("请输入密码：");
		String password = input.next();
		
		String userinfo = username +"#"+password;
		
		//2.获得流
		BufferedReader br  = new BufferedReader(new InputStreamReader( client.getInputStream() , "UTF-8"));
		PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(client.getOutputStream(), "UTF-8"));
		
		//3.提交用户信息
		pw.println(userinfo);
		pw.flush();
		
		//4.接收服务端的结果
		String msg = br.readLine();
		System.out.println(msg);
		
		br.close();
		pw.close();
	}

}

public class Start {

	public static void main(String[] args) {
		
		Server server = new Server();
		server.registerUser();
	}

}

userPros.properties文件内容：

#\u7528\u6237\u4FE1\u606F
#Wed Mar 18 17:07:42 CST 2020
zhangsan=123

输出结果：

开始注册。。。
请输入用户名：
zhangsan
请输入密码：
123
用户已存在，请重新注册！

第二次注册：

开始注册。。。
请输入用户名：
lisi
请输入密码：
123
注册成功

注册成功后文件内容：

#\u7528\u6237\u4FE1\u606F
#Wed Mar 18 22:22:19 CST 2020
zhangsan=123
lisi=123

16.6 总结
计算机网络：
为实现资源共享和信息传递，通过通信线路连接起来的若干主机；
TCP协议：
是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。数据大小无限制；
IP：
分配给互联网设备的数字标签（唯一标识）；
Port：
在通信实体上进行网络通讯的程序的唯一标识；
Socket编程：
建立连接、接收请求、发送响应；