java编程那些事儿9_网络编程

 

网络编程的实质就是两个（或多个）设备（例如计算机）之间的数据传输。

网络最主要的优势在于共享：共享设备和数据，现在共享设备最常见的是打印机，一个公司一般一个打印机即可，共享数据就是将大量的数据存储在一组机器中，其它的计算机通过网络访问这些数据，例如网站、银行服务器等等。

但是，进行网络编程时，只有IP地址和端口的概念还是不够的，下面就介绍一下基础的网络编程相关的软件基础知识。

在网络通讯中，第一次主动发起通讯的程序被称作客户端（Client）程序，简称客户端，而在第一次通讯中等待连接的程序被称作服务器端（Server）程序，简称服务器。一旦通讯建立，则客户端和服务器端完全一样，没有本质的区别。

由此，网络编程中的两种程序就分别是客户端和服务器端，例如QQ程序，每个QQ用户安装的都是QQ客户端程序，而QQ服务器端程序则运行在腾讯公司的机房中，为大量的QQ用户提供服务。这种网络编程的结构被称作客户端/服务器结构，也叫做Client/Server结构，简称C/S结构。

使用C/S结构的程序，在开发时需要分别开发客户端和服务器端，这种结构的优势在于由于客户端是专门开发的，所以根据需要实现各种效果，专业点说就是表现力丰富，而服务器端也需要专门进行开发。但是这种结构也存在着很多不足，例如通用性差，几乎不能通用等，也就是说一种程序的客户端只能和对应的服务器端通讯，而不能和其它服务器端通讯，在实际维护时，也需要维护专门的客户端和服务器端，维护的压力比较大。

    其实在运行很多程序时，没有必要使用专用的客户端，而需要使用通用的客户端，例如浏览器，使用浏览器作为客户端的结构被称作浏览器/服务器结构，也叫做Browser/Server结构，简称为B/S结构。

使用B/S结构的程序，在开发时只需要开发服务器端即可，这种结构的优势在于开发的压力比较小，不需要维护客户端。但是这种结构也存在着很多不足，例如浏览器的限制比较大，表现力不强，无法进行系统级操作等

总之C/S结构和B/S结构是现在网络编程中常见的两种结构，B/S结构其实也就是一种特殊的C/S结构。

    另外简单的介绍一下P2P（Point to Point）程序，常见的如BT、电驴等。P2P程序是一种特殊的程序，应该一个P2P程序中既包含客户端程序，也包含服务器端程序，例如BT，使用客户端程序部分连接其它的种子（服务器端），而使用服务器端向其它的BT客户端传输数据。如果这个还不是很清楚，其实P2P程序和手机是一样的，当手机拨打电话时就是使用客户端的作用，而手机处于待机状态时，可以接收到其它用户拨打的电话则起的就是服务器端的功能，只是一般的手机不能同时使用拨打电话和接听电话的功能，而P2P程序实现了该功能。

那么如何来编写协议格式呢？答案是随意。只要按照这种协议格式能够生成唯一的编码，按照该编码可以唯一的解析出发送数据的内容即可。也正因为各个网络程序之间协议格式的不同，所以才导致了客户端程序都是专用的结构。

    在实际的网络程序编程中，最麻烦的内容不是数据的发送和接收，因为这个功能在几乎所有的程序语言中都提供了封装好的API进行调用，最麻烦的内容就是协议的设计以及协议的生产和解析，这个才是网络编程中最核心的内容。

    关于网络编程的基础知识，就介绍这里，深刻理解IP地址、端口和协议等概念，将会极大的有助于后续知识的学习。

  13.1.3 网络通讯方式

在现有的网络中，网络通讯的方式主要有两种：

    1、  TCP（传输控制协议）方式

    2、  UDP（用户数据报协议）方式

由于TCP需要建立专用的虚拟连接以及确认传输是否正确，所以使用TCP方式的速度稍微慢一些，而且传输时产生的数据量要比UDP稍微大一些。

Java编程那些事儿102——网络编程技术1

 

   13.2 网络编程技术

    前面介绍了网络编程的相关基础知识，初步建立了网络编程的概念，但是实际学习网络编程还必须使用某种程序设计语言进行代码实现，下面就介绍一下网络编程的代码实现。

    13.2.1 网络编程步骤

    按照前面的基础知识介绍，无论使用TCP方式还是UDP方式进行网络通讯，网络编程都是由客户端和服务器端组成。当然，B/S结构的编程中只需要实现服务器端即可。所以，下面介绍网络编程的步骤时，均以C/S结构为基础进行介绍。

    说明：这里的步骤实现和语言无关，也就是说，这个步骤适用于各种语言实现，不局限于Java语言。

    13.2.1.1 客户端网络编程步骤

    客户端（Client）是指网络编程中首先发起连接的程序，客户端一般实现程序界面和基本逻辑实现，在进行实际的客户端编程时，无论客户端复杂还是简单，以及客户端实现的方式，客户端的编程主要由三个步骤实现：

    1、  建立网络连接

    客户端网络编程的第一步都是建立网络连接。在建立网络连接时需要指定连接到的服务器的IP地址和端口号，建立完成以后，会形成一条虚拟的连接，后续的操作就可以通过该连接实现数据交换了。

    2、  交换数据

    连接建立以后，就可以通过这个连接交换数据了。交换数据严格按照请求响应模型进行，由客户端发送一个请求数据到服务器，服务器反馈一个响应数据给客户端，如果客户端不发送请求则服务器端就不响应。

    根据逻辑需要，可以多次交换数据，但是还是必须遵循请求响应模型。

    3、  关闭网络连接

    在数据交换完成以后，关闭网络连接，释放程序占用的端口、内存等系统资源，结束网络编程。

    最基本的步骤一般都是这三个步骤，在实际实现时，步骤2会出现重复，在进行代码组织时，由于网络编程是比较耗时的操作，所以一般开启专门的现场进行网络通讯。

    13.2.1.2 服务器端网络编程步骤

    服务器端（Server）是指在网络编程中被动等待连接的程序，服务器端一般实现程序的核心逻辑以及数据存储等核心功能。服务器端的编程步骤和客户端不同，是由四个步骤实现，依次是：

    1、  监听端口

    服务器端属于被动等待连接，所以服务器端启动以后，不需要发起连接，而只需要监听本地计算机的某个固定端口即可。

    这个端口就是服务器端开放给客户端的端口，服务器端程序运行的本地计算机的IP地址就是服务器端程序的IP地址。

    2、  获得连接

    当客户端连接到服务器端时，服务器端就可以获得一个连接，这个连接包含客户端的信息，例如客户端IP地址等等，服务器端和客户端也通过该连接进行数据交换。

    一般在服务器端编程中，当获得连接时，需要开启专门的线程处理该连接，每个连接都由独立的线程实现。

    3、  交换数据

    服务器端通过获得的连接进行数据交换。服务器端的数据交换步骤是首先接收客户端发送过来的数据，然后进行逻辑处理，再把处理以后的结果数据发送给客户端。简单来说，就是先接收再发送，这个和客户端的数据交换数序不同。

    其实，服务器端获得的连接和客户端连接是一样的，只是数据交换的步骤不同。

    当然，服务器端的数据交换也是可以多次进行的。

    在数据交换完成以后，关闭和客户端的连接。

    4、  关闭连接

    当服务器程序关闭时，需要关闭服务器端，通过关闭服务器端使得服务器监听的端口以及占用的内存可以释放出来，实现了连接的关闭。

    其实服务器端编程的模型和呼叫中心的实现是类似的，例如移动的客服电话10086就是典型的呼叫中心，当一个用户拨打10086时，转接给一个专门的客服人员，由该客服实现和该用户的问题解决，当另外一个用户拨打10086时，则转接给另一个客服，实现问题解决，依次类推。

    在服务器端编程时，10086这个电话号码就类似于服务器端的端口号码，每个用户就相当于一个客户端程序，每个客服人员就相当于服务器端启动的专门和客户端连接的线程，每个线程都是独立进行交互的。

    这就是服务器端编程的模型，只是TCP方式是需要建立连接的，对于服务器端的压力比较大，而UDP是不需要建立连接的，对于服务器端的压力比较小罢了。

13.2.1.3 小结

    总之，无论使用任何语言，任何方式进行基础的网络编程，都必须遵循固定的步骤进行操作，在熟悉了这些步骤以后，可以根据需要进行逻辑上的处理，但是还是必须遵循固定的步骤进行。

    其实，基础的网络编程本身不难，也不需要很多的基础网络知识，只是由于编程的基础功能都已经由API实现，而且需要按照固定的步骤进行，所以在入门时有一定的门槛，希望下面的内容能够将你快速的带入网络编程技术的大门。

    13.2.2 Java网络编程技术

    Java语言是在网络环境下诞生的，所以Java语言虽然不能说是对于网络编程的支持最好的语言，但是必须说是一种对于网络编程提供良好支持的语言，使用Java语言进行网络编程将是一件比较轻松的工作。

    和网络编程有关的基本API位于java.net包中，该包中包含了基本的网络编程实现，该包是网络编程的基础。该包中既包含基础的网络编程类，也包含封装后的专门处理WEB相关的处理类。在本章中，将只介绍基础的网络编程类。

    首先来介绍一个基础的网络类——InetAddress类。该类的功能是代表一个IP地址，并且将IP地址和域名相关的操作方法包含在该类的内部。

    关于该类的使用，下面通过一个基础的代码示例演示该类的使用，代码如下：

package inetaddressdemo; import java.net.*; /**  * 演示InetAddress类的基本使用  */ public class InetAddressDemo {          public static void main(String[] args) {                    try{                             //使用域名创建对象                             InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("www.163.com");                             System.out.println(inet1);                             //使用IP创建对象                             InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");                             System.out.println(inet2);                             //获得本机地址对象                             InetAddress inet3 = InetAddress.getLocalHost();                             System.out.println(inet3);                             //获得对象中存储的域名                             String host = inet3.getHostName();                             System.out.println("域名：" + host);                             //获得对象中存储的IP                             String ip = inet3.getHostAddress();                             System.out.println("IP:" + ip);                    }catch(Exception e){}          } }

    在该示例代码中，演示了InetAddress类的基本使用，并使用了该类中的几个常用方法，该代码的执行结果是：

www.163.com/220.181.28.50     /127.0.0.1     chen/192.168.1.100     域名：chen     IP：192.168.1.100

    说明：由于该代码中包含一个互联网的网址，所以运行该程序时需要联网，否则将产生异常。

    在后续的使用中，经常包含需要使用InetAddress对象代表IP地址的构造方法，当然，该类的使用不是必须的，也可以使用字符串来代表IP地址进行实现。