Java核心类库网络编程

一、网络编程入门

网络编程是啥？

• 计算机网络：是指地理位置不同的具有独立功能的对台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件以及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统
• 网络编程:在网络通信协议下，实现网络互连的不同计算机上运行的程序之间可以进行数据交换

网络编程三要素

IP地址

IP（Internet Protocol）:全称“互联网协议地址”，是分配给上网设备的唯一标识

公网IP，内网IP

• 公网IP：是可以连接互联网的IP地址
• 内网IP：也叫做局域网IP，只能组织机构内部使用
• 192.168.开头的是常见的局域网地址，范围为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用的

要想让网络中的计算机能够 互相通信,必须为每台计算机指定一个标识号, 通过这个标识号来指定要接收数据的计算机和识别发送的计算机，而IP地址就是这个标识号。也就是设备的标识

IP地址：是网络中设备的唯一标识

IP地址分为两大类

IPv4： 是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。 按照TCP/IP规定，IP地址用二进制来表示， 每个P地址长32bit,也就是4个字节。例如一个采用I进制形式的IP地址是11000000 101010000000001 01000010" ,这么长的地址，处理起来也太费劲了。为了方便使用，IP地址经常被写成+进制的形式，中间使用符号"分隔不同的字节。于是，. 上面的IP地址可以表示为"192.168. 1.66" . IP地址的这种表示法叫做"盼+进制表示法”, 这显然比1和0容易记忆得多

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，通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度， 每16个字节-组，分成8组十六进制数，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题

常用命令：

ipconfig: 查看本机P地址 ping IP地址:检查网络是否连通 特殊IP地址127.0.0.1：是回送地址,可以代表本机地址，一般用来测试使用,在本机开启一个测试的服务器地址一般都是这个

netAddress的使用：为了方便我们对IP地址的获取和操作, Java提供了一个类InetAddress供我们使用

InetAddress：此类表示Internet协议(IP) 地址

导包：import java.net.InetAddress

方法名	说明
static InetAddress getByName(String host)	确定主机名称的IP地址，主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址
String getHostName()	获取此IP地址的主机名
String getHostAddress()	返回文本显示中的IP地址的字符串
public static InetAddress getLocalHost()	获取本机IP，会以一个inetAddress的对象返回

package wngluoDemos;
​
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
​
public class intAddressDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //获取主机的ip 地址  确定主机名称的IP地址。 主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址
        try {
            //获取本机IP地址
            InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
            
            InetAddress nets=InetAddress.getByName("192.168.128.1");
            System.out.println(nets); //   /192.168.128.1
​
            //获得IP地址的地址名
            String hostName = nets.getHostName();
            System.out.println(hostName);
​
            //返回文本显示中的IP地址字符串
            String hostAddress = nets.getHostAddress();
            System.out.println(hostAddress);  //  /192.168.128.1
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

端口

网络的通信， 本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序，那么在网络通信时,如何区分这些应用程序呢?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应用程序了。也就是应用程序的标识

• 端口：设备上应用程序的唯一标识
• 端口号：用两个字节表示的整数,它的取值范围是065535。其中, 0 1023之间的端口号用于些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败

端口分类：

• 周知端口：0-1023，被预先定义的知名应用占用（HTTP占用80，FTP占用21）
• 注册端口：1024--49151，分配给用户进程或者某些应用程序
• 动态端口：49152--65535，因为一般是不固定分配某种进程的，而是动态分配，所以叫做动态端口

注意：我们自己开发的程序一般选择使用注册端口，并且一个设备不能出现两个程序的端口号一样，否则出错

协议

通过计算机网络可以使多 台计算机实现连接,位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车-定要遵守交通规则一 样。在计算机网络中,这些连接和通信的规则被称为网络通信协议,它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定, 通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。常见的协议有UDP协议和TCP协议

• 协议：网络上通信的设备，事先规定的连接规则，以及传输数据的规则成为网络通信协议

UDP协议

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 例如视频会议通常采用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 TCP协议

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。例如上传文件、下载文件、 浏览网页等

UDP通信程序

特点：无连接、不可靠通信

不事先建立连接，发送端每次把要发送的数据（限制在64KB内），接受端IP等信息封装成一个数据包，发出去了就不管服务端是否接受到了数据

java提供了一个java.net.DatagramSocket类实现UDP通信

可以理解为就是扔包裹给对方，接没接到就看你自己了，我不会管的

DatagramSocket:用于创建客户端、服务端

构造方法

构造器	说明
public DatagramSocket()	创建客户端的socket对象，系统会随机分配一个端口号
public DatagramSocket(int pot)	创建服务端的Socket对象，并指定端口号

方法	说明
public void send(DatagramPacket dp)	发送数据包
public void receive(datagramPacket p)	接受数据包

DatagramPacket:创建数据包

构造器	说明
public DatagramPacket(byte[] buf,int length, InetAddress address,int port)	用来创建发出去的数据包对象
public DatagramPacket(byte[] buf ,int length)	创建用来接受数据的数据包

方法	方法
public int getLength()	获取数据包，实际接受到的字节个数

创建一个简单UDP通信程序（一发一收）

客户端

package UDP通信;
​
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
​
public class Server {
    //创建UDP通信的服务端 一发一收
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建服务端对象
        DatagramSocket socket =new DatagramSocket(8888);
        //创建一个数据包用来接收发送过来的数据
        byte[] bytes=new byte[1024*64]; //64kB
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
        System.out.println("服务端启动了");
        //正式接收数据
        socket.receive(packet);
​
        //从字节数组中获取到数据  ，有多少就读多少出来打印
        // 本次获取到的数据的长度
        int len=packet.getLength();
        String str=new String(bytes,0,len);
        System.out.println(str);
    }
}
​

服务端

package UDP通信;
​
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
​
public class Server {
    //创建UDP通信的服务端 一发一收
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建服务端对象
        DatagramSocket socket =new DatagramSocket(8888);
        //创建一个数据包用来接收发送过来的数据
        byte[] bytes=new byte[1024*64]; //64kB
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
        System.out.println("服务端启动了");
        //正式接收数据
        socket.receive(packet);
​
        //从字节数组中获取到数据  ，有多少就读多少出来打印
        // 本次获取到的数据的长度
        int len=packet.getLength();
        String str=new String(bytes,0,len);
        System.out.println(str);
    }
}

运行结果：

客户端：

//数据发送成功！！！！！！

服务端：

//服务端启动了 //我是很爱你的好吗

TCP通信程序

特点:面向连接、可靠通信。

通信双方事先会采用“三次握手”方式建立可靠连接 ，实现端到端的通信;底层能保证数据成功传给服务端。

Java提供了一个java.net.Socket类来实现TCP通信。

三次握手成功后，就会建立一个通信的管道

TCP通信之-客户端开发

客户端程序就是通过java.net包下的Socket类来实现的。

构造器	说明
public Socket(String host , int port)	根据指定的服务器ip、端口号请求与服务端建立连接，连接通过，就获得了客户端socket

方法	说明
public outputstream getoutputStream()	获得字节输出流对象
public Inputstream getInputStream()	获得字节输入流对象

客户端实现步骤：

1. 创建客户端Socket对象，请求与服务端的连接
2. 使用socket对象调用getOutputStream() 方法得到字节输出流
3. 使用字节输出流完成数据的发送
4. 释放资源，关闭socket通道

TCP通信-服务端程序的开发

服务端是通过java.net包下的ServerSocket类来实现的。

ServerSocket

构造器	说明
public ServerSocket(int port)	为服务端程序注册端口

方法	说明
public Socket accept()	阻塞等待客户端的连接请求，一旦与某个客户端成功连接，则返回服务端这边的Socket对象。

服务端实现步骤

1. 创建ServerSocket对象，注册服务端端口。
2. 调用ServerSocket对象的accept()方法，等待客户端的连接，并得到Socket管道对象。
3. 通过Socket对象调用getInputStream()方法得到字节输入流、完成数据的接收。
4. 释放资源:关闭socket管道

案例：实现TCP通信

客户端

package TCP通信;
​
import java.io.*;
import java.net.Socket;
​
public class ClientTcp {
    //TCP 通信，单发单收
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建客户端对象  ip 地址，端口号
        Socket socket=new Socket("127.0.0.1",7990);
​
        //创建字节输入输出流
        InputStream ins=socket.getInputStream();
        OutputStream outs=socket.getOutputStream();
​
        //用数据流包装一下
        DataOutputStream   dos=new DataOutputStream(outs);
​
        ////开始写数据出去
        dos.writeUTF("我们可以在一起吗？");
        dos.close(); //关闭流
        socket.close();  // 关闭客户端
​
    }
}

服务端

package TCP通信;
​
import java.io.DataInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
​
public class ServerTcp {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //TCP 服务端 一发一收取
        //创建服务端对象
        ServerSocket servers=new ServerSocket(7990);
​
        //使用服务端对象，调用 accept 方法，等待客户端连接
        Socket socket=servers.accept();
        //从socket 对象中获取字节输入流
        InputStream ins=socket.getInputStream();
​
        //包装成为数据流
        DataInputStream datas=new DataInputStream(ins);
        String str=datas.readUTF();
        System.out.println(socket.getInetAddress());
        System.out.println(str);
        datas.close();
        servers.close();
​
​
    }
}

运行结果：

/127.0.0.1 我们可以在一起吗？