java网络

榕树下的蜗牛
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协议分类

通信的协议还是比较复杂的，java.net 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节。我们可以直接使用这些类和接口，来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。

java.net包中提供了两种常见的网络协议的支持：

  • UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)

    UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。

    由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。

    但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。

    特点:数据被限制在64kb以内，超出这个范围就不能发送了。

  • TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。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。

    在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”。

    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。

    • 第一次握手，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，通知客户端收到了连接请求。
    • 第三次握手，客户端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。

网络通信三要素

协议

  • 传输协议(TCP,UDP)

IP地址

  • 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都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。

  • IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。

    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个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

  • 常用命令

    查看本机IP地址，在控制台输入：

    ipconfig

    检查网络是否连通，在控制台输入：

    ping 空格 IP地址
ping 220.181.57.216

  • 特殊的IP地址

    本机IP地址：127.0.0.1、localhost 。

端口号

  • 如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）了。

  • 端口号 有效端口号 065535，其中01024是系统或保留端口

  • 利用协议+IP地址+端口号 三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。

TCP通信程序

两端通信时步骤：

  1. 服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
  2. 客户端主动连接服务器端，连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。

在Java中，提供了两个类用于实现TCP通信程序：

  1. 客户端：java.net.Socket 类表示。创建Socket对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建立连接开始通信。
  2. 服务端：java.net.ServerSocket 类表示。创建ServerSocket对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。

Socket

  • 小贴士：回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址（Loopback Address），主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，立即返回，不进行任何网络传输。

example

//客户端
package com.snail.test.network;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class TcpClient {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建客户端Socket
    Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
    //创建个输出流
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    //写入输出流数据
    os.write("请求服务器".getBytes());
    //创建个输入流，接收数据
    InputStream is = socket.getInputStream();
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len=is.read(bytes);
    System.out.println(new String(bytes,0,len));
    //关闭流对象
    socket.close();
  }
}

ServerSocket

example

//服务端
package com.snail.test.network;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TcpServer {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建服务端ServerSocket
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
    //获取请求者的Socket对象
    Socket socket = serverSocket.accept();
    //创建字节数流
    InputStream is = socket.getInputStream();
    //读取请求者的字节数据
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len = is.read(bytes);
    System.out.println(new String(bytes,0,len));
    //创建输出流
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    //写入输出数据
    os.write("已收到请求".getBytes());
    //关闭流对象
    serverSocket.close();
    socket.close();
  }
}

文件上传案例

客户端

package com.snail.test.network;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class TcpClient {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建输入流，获取硬盘上的数据
    FileInputStream fis = new FileInputStream("/Users/snail/Movies/picture/tu11.jpeg");
    //创建客户端Socket
    Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8000);
    //创建个输出流
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len = 0;
    while ((len = fis.read(bytes)) != -1){
      os.write(bytes,0,len);
    }
    socket.shutdownOutput();
    //创建个输入流，接收数据
    InputStream is = socket.getInputStream();
    while ((len = is.read(bytes)) != -1){
      System.out.println(new String(bytes,0,len));
    }
    //关闭流对象
    fis.close();
    socket.close();
  }
}

服务端

package com.snail.test.network;

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

public class TcpServer {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建服务端ServerSocket
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8000);
    //死循环不让服务端停止
    while (true){
      //获取请求者的Socket对象
      Socket socket = serverSocket.accept();
      //创建线程
      new Thread(()->{
        FileOutputStream fos = null;
        //创建字节数流
        try{
          InputStream is = socket.getInputStream();
          //创建文件夹
          File file = new File("/Users/snail/Movies/picture/upload");
          if(!file.exists()){
            file.mkdirs();
          }
          //随机生成图片名称
          String filename = "testcoding"+System.currentTimeMillis()+ new Random().nextInt(999999)+".jpg";
          //创建输入流，把接收到的数据存到服务器硬盘里
          fos = new FileOutputStream(file + "/" + filename);
          //读取请求者的字节数据
          byte[] bytes = new byte[1024];
          int len = 0;
          while ((len=is.read(bytes)) != -1){
            fos.write(bytes,0,len);
          }
          //创建输出流
          OutputStream os = socket.getOutputStream();
          //写入输出数据
          os.write("上传成功".getBytes());
        }catch(Exception e){
        	e.printStackTrace();
        } finally {
          try{
            //关闭流对象
            fos.close();
            socket.close();
          }catch(Exception e){
          	e.printStackTrace();
          }
        }
      }).start();
    }
  }
}

URI和URL

URL(Uniform Resource Locator) 对象代表统一资源定位器，它是指向互联网“资源”的指针。RUL可以由协议名、主机、端口和资源组成，如：http://www.crazyit.org/index.html。

URI(Uniform Resource Identifiers) 其实例代表一个统一资源标识符，不能用于定位任何资源，唯一作用就是解析。可以将URL理解成URI的特例。

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