Javaee的网络编程初识

网络初识：

局域网：把若干个电脑连接到一起，通过路由器，进行组网

广域网：把很多很多局域网进一步的相连，构成更复杂的网络体系。

IP地址：区分主机

端口号：区分主机上不同的程序

协议：

是一种约定，通信双方，对于通信规则的约定，一定是通信双方都得到认可的。

标准往往是一个认可面非常广泛的，“国家标准”“国际标准”

协议。则不一定

可以是认可面非常广，也可以是认可面不广的。

进行网络通信的时候，一定是需要通信协议的，主要是，两个用来通信的主机设备，不同的硬件，不同的操作系统，不同的应用程序。

进行网络通信的时候，通信协议是非常关键的环节。

协议分层

网络通信，是一个非常复杂的事情，这个过程中涉及到很多的细节问题。

如果使用一个协议来约定上述所有的细节，这个协议就会非常庞大，非常复杂。

然后拆分，但是拆分的协议太多了，就要对这些协议进行分类，甚至，要进行“分层”

协议分层，也就是上述类似的效果，把很多协议，按照功能分成不同的层级，每个层级都有对应的主线任务（目标/要解决的问题）

上层协议会调用下层协议的功能，下层协议会给上层协议提供服务。

协议分层的好处

好处1：封装的效果，某一层协议，不必知道其他层协议的细节，降低学习使用成本。

只要会说汉语，不需要理解电话的工作原理，就能打电话，设计电话的人，可能是外国人，不必懂汉语，也不妨碍他设计开发电话。

好处2：任意层次的协议们都是可以灵活替换的（解耦合）

当前网络的现状，就是有很多的协议，这些协议就是按照一定的分层规则，组织起来的。

OSI七层模型（不是ISO）{只存在于教科书上，实际上客观世界不存在}

TCP/IP五层（或四层）模型

可以认为是OSI的简化版本，就是真是世界采取的网络分层模型，现在接触的网络大部分都是TCP/IP模型（电脑上网）

关于五层协议：

1）物理层{硬件层面上的相关约定}

2）数据链路层{关注的是通信过程中，两个相邻节点之间的通信}

3）网络层{关注的是通信中，通信路径的规划，规划出的路径，就决定了，数据要经过哪些节点“点到点的传输”}

4）传输层{关注的是通信双方的“起点”和“终点”，“端到端的传输”}

5）应用层{和具体应用程序直接相关}

协议的层和层之间，是如何配合工作的？

协议的层和层之间，上层协议调用下层协议，下层协议给上层提供服务。

比如：

1.应用层

A通过qq给B发送hello

A给B发送hello.

四个信息，为了组织成字符串，就通过分割各个部分，使用\n结束标志。

qq号/接收人qq号/时间/消息

2.传输层

应用层有了，调用系统api来进行传输。

应用层接下来把数据交给传输层，怎么交给传输层？传输层（操作系统内核）提供了api，让应用程序去调用。

调用这样的api就会把刚才的应用层数据交给输入层

传输层拿到应用层数据包之后，就会把这个数据包进一步的封装，构造成传输层数据包，在传输层，典型协议有两个，TCP/UDP，此处假设使用UDP来作为传输层协议。

报头里放的是一些，udp相关的属性（比如发件人的收件人的端口号，就在UDP中）

传输层构造好数据包之后，就会继续把数据包交给网络层

3.网络层典型的协议IP协议

ip报头就包含收件人的ip地址和发件人的ip地址。

又进一步的调用数据链路层api，把上述ip数据包，交给数据链路层的协议。

4.数据链路层典型协议以太网

此处传输网络数据，也需要介质，就把以太这个词拿过来。

上述数据已经进入到网卡驱动中了。

接下来就要真正发送出去了。

5.物理层

上述的以太网数据帧，本质上还是0101二进制数据。

硬件设备，要把上述二进制数据，转成光信号/电信号/电磁波才会真正进行反射。

上述层层包装数据，不停的加数据报头的过程，称为“封装”

B这边进行转换

网络编程套接字

socket=>操作系统提供的网络编程的api就称为“socket api”

TCP和UDP都是传输层协议，都是给应用层提供服务的

但是由于这两个协议，特点，差异非常大，因此我们就需要搞两套api，来分别表示

特点：TCP：有连接，可靠传输，面向字节流，全双工

UDP：无连接，不可靠传输，面向数据报，全双工

有连接就好比，打电话，打通了才能说话。无连接就好比，发短信，直接上来就发。

可靠传输vs不可靠传输

可靠是尽可能做到数据到达对方，无法100%

不可靠传输则是传输数据的时候，压根不关心，对方是否收到了，发了就完了。

面向字节流 vs 面向数据报

文件操作就是字节流的，比喻成水流一样，读写操作非常灵活，

面向数据报，就不是了，传输数据的基本单位，是一个个的udp数据报，一次读写，只能读写一个完整的udp数据报

全双工vs半双工

全双工：一条链路，能够进行双向通信（tcp，udp都是全双工）

半双工：一条链路，只能进行单向通信。

UDP的socket api重点是两个类

1.DatagramSocket

系统中，本身就有socket这样的概念，DatagramSocket就是对于操作系统的socket概念的封装。

DatagramSocket就可以视为是“操作网卡”的遥控器，针对这个对象进行读写操作，就是针对网卡进行读写操作。

socket也是一种文件，需要close

2.DatagramPacket

针对UDP数据报的一个抽象表示。

一个DatagramPacket对象，就相当于一个UDP数据报，一次发送/一次接受，就是传输了一个DatagramPacket对象。

网络程序，就会有客户端也有服务器。

Echo称为“回显”，他的意思就是请求发了个啥，响应就是啥，这个过程中，没有计算，也没有业务逻辑，最简单的客户端服务器，只是单纯的去认识socket api的用法。

客户端，都是需要通过额外的途径知道服务器ip和端口是啥的。

因此，服务器额ip和端口得是固定的，不能老变。

构造socket对象的时候，没有指定端口号，没指定不代表没有而是操作系统，自动分配了一个空闲的（不和别人冲突）的端口号过来了.这个自动分配的端口号，每次重新启动程序都可能不一样。

为什么服务器要有固定的端口号：

1）服务器要有固定的端口号，是因为，客户端需要主动给服务器发请求。

如果服务器端口号不是固定的(假设是每次都变，此时客户端就不知道请求发给谁了)

2）客户端为啥要系统自动分配，指定固定的端口号行不行？

不行，可能会和客户端所在电脑上的其他程序冲突，一旦端口冲突，程序就启动不了了。

服务器代码：

package netWork;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

public class UdpEchoServer {
    private DatagramSocket socker=null;
    public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
        socker=new DatagramSocket(port);
    }
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true){
            //(1)读取请求并解析
            DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socker.receive(requestPacket);
            //为了方便在Java代码中处理(尤其是后面进行打印)可以把上述数据报中的二进制数据，拿出来，构成String
            String resquest=new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());
            //(2)根据请求计算响应
            String response=this.process(resquest);
            //(3)把响应写回客户端
            DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(response.getBytes(),0,response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());
            socker.send(responsePacket);
            System.out.printf("[%s:%d] req=%s,resp=%s\n",requestPacket.getAddress(),requestPacket.getPort(),resquest,response);
        }
    }
//由于当前写的是“回显服务器”
    public String process(String resquest) {
        return resquest;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer server=new UdpEchoServer(9090);
        server.start();
    }
}

客户端代码：

package netWork;

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

public class UdpEchoClient {

    private DatagramSocket socket=null;
    private String serverIp;
    private int serverPort;
    public UdpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws SocketException {
        socket=new DatagramSocket();
        this.serverIp=serverIp;
        this.serverPort=serverPort;
    }
    public void start() throws IOException {

        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        //1.从控制台读取用户输入
        String request=scanner.next();
        //2.构造请求并发送
        //构造请求数据报的时候，不光要有数据，还要有“目标”
        DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),0,request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);
        socket.send(requestPacket);
        //3.读取响应数据
        DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
        socket.receive(responsePacket);
        //4.显示响应到控制台上。
        String response=new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());
        System.out.println(response);
    }
}