Java-15网络编程

一、网络通信要素概述

二、通信要素1：IP和端口号

1. InetAddress类

• Internet上的主机有两种方式表示地址：
  • 域名(hostName)：www.atguigu.com
  • IP 地址(hostAddress)：202.108.35.210
• InetAddress类主要表示IP地址，两个子类：Inet4Address、Inet6Address。
• InetAddress 类 对 象 含 有 一 个 Internet 主 机 地 址 的 域 名 和 IP 地 址
• 域名容易记忆，当在连接网络时输入一个主机的域名后，域名服务器(DNS) 负责将域名转化成IP地址，这样才能和主机建立连接。 -------域名解析

2.方法

• InetAddress类没有提供公共的构造器，而是提供了如下几个静态方法来获取 InetAddress实例

public static InetAddress getLocalHost()
public static InetAddress getByName(String host)

• InetAddress提供了如下几个常用的方法

1. public String getHostAddress()：返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。

2. public String getHostName()：获取此 IP 地址的主机名

3. public boolean isReachable(int timeout)：测试是否可以达到该地址

3.代码

public class InetAddressTest {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("192.168.0.1");

        System.out.println(inet1);

        InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println(inet2);

        InetAddress inet3 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        System.out.println(inet3);

        //获取本地IP
        InetAddress inet4 = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(inet4);

        //getHostName()
        System.out.println(inet2.getHostName());

        //getHostAddress()
        System.out.println(inet2.getHostAddress());
    }
}

三、通信要素2：网络协议

1.TCP/IP协议簇

• 传输层协议中有两个非常重要的协议：
  • 传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)
  • 用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)。
• TCP/IP 以其两个主要协议：传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP)而得 名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议。
• IP(Internet Protocol)协议是网络层的主要协议，支持网间互连的数据通信。
• TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即 物理链路层、IP层、传输层和应用层。

2.TCP 和 UDP

TCP协议：

• 使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道
• 传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的
• TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端。
• 在连接中可进行大数据量的传输
• 传输完毕，需释放已建立的连接，效率低

UDP协议：

• 将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
• 每个数据报的大小限制在64K内
• 发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，故是不可靠的
• 可以广播发送
• 发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快

3.Socket

• 利用套接字(Socket)开发网络应用程序早已被广泛的采用，以至于成为事实 上的标准。
• 网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标 识符套接字。
• 通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点。
• 网络通信其实就是Socket间的通信。
• Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输。
• 一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端。
• Socket分类：
  • 流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依赖的字节流服务
  • 数据报套接字（datagram socket）：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务

3.1 Socket类的常用构造器

3.2 Socket类的常用方法

四、TCP网络编程

1.基于Socket的TCP编程

1.1 客户端Socket的工作过程包含以下四个基本的步骤：

1. 创建 Socket：根据指定服务端的 IP 地址或端口号构造 Socket 类对象。若服务器端 响应，则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败，会出现异常。
2. 打开连接到 Socket 的输入/出流： 使用 getInputStream()方法获得输入流，使用 getOutputStream()方法获得输出流，进行数据传输
3. 按照一定的协议对 Socket 进行读/写操作：通过输入流读取服务器放入线路的信息 （但不能读取自己放入线路的信息），通过输出流将信息写入线程。
4. 关闭 Socket：断开客户端到服务器的连接，释放线路

1.2 解释

• 客户端程序可以使用Socket类创建对象，创建的同时会自动向服务器方发起连 接。Socket的构造器是：
  • Socket(String host,int port)throws UnknownHostException,IOException：向服务器(域名是 host。端口号为port)发起TCP连接，若成功，则创建Socket对象，否则抛出异常。
  • Socket(InetAddress address,int port)throws IOException：根据InetAddress对象所表示的 IP地址以及端口号port发起连接。
• 客户端建立socketAtClient对象的过程就是向服务器发出套接字连接请求

1.3 代码

1.3.1 客户端

public void client() {
    Socket socket = null;
    OutputStream os = null;
    try {
        //1.创建Socket对象，指明服务器端的ip和端口号
        InetAddress inet = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        //2.获取一个输出流，用于输出数据
        socket = new Socket(inet, 8899);
        os = socket.getOutputStream();
        //3.写出数据的操作
        os.write("你好,我是客户端".getBytes());
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        //4.资源的关闭
        if (os != null) {
            try {
                os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
        if (socket != null) {
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }


}

1.4 服务端

• ServerSocket 对象负责等待客户端请求建立套接字连接，类似邮局某个窗口 中的业务员。也就是说，服务器必须事先建立一个等待客户请求建立套接字 连接的ServerSocket对象。
• 所谓“接收”客户的套接字请求，就是accept()方法会返回一个 Socket 对象

 public void server(){

        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        ServerSocket serverSocket = null;
        try {
            //1.创建erverSocket，指明自己的端口号
            serverSocket = new ServerSocket(8899);
            //2.调用accept()表示接收来自于客户端的socket
            socket = serverSocket.accept();
            //3.获取输入流
            is = socket.getInputStream();


        /*
            可以像下面这样写，但是如果数据太大呢 就不建议这么写
         */
//        byte[] buffer = new byte[1024];
//        int len;
//        while ((len = is.read(buffer)) != -1){
//            String str = new String(buffer,0,len);
//            System.out.println(str);
//        }
            //4.读取输入流中的数据
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                baos.write(buffer,0,len);
            }

            System.out.println("收到了来自于："+socket.getInetAddress().getHostAddress());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //5.资源的关闭
            if(baos != null){
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(serverSocket != null){
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }


        }

        //要想输出baos里面的东西的话，内部是先拼接字符串，等读完了 然后整体进行一个字符串的输出，使用（tostring()）
        System.out.println(baos.toString());
    }

五、UDP网络编程

1.概述

• 类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。
• UDP数据报通过数据报套接字 DatagramSocket 发送和接收，系统不保证 UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。
• DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP 地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。
• UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和 接收方的连接。如同发快递包裹一样。

2.DatagramPacket类的常用方法

3.流程

1. DatagramSocket与DatagramPacket
2. 建立发送端，接收端
3. 建立数据包
4. 调用Socket的发送、接收方法
5. 关闭Socket

发送端与接收端是两个独立的运行程序

4.代码

4.1 发送端

    DatagramSocket ds = null;
try {
        ds = new DatagramSocket();
        byte[] by = "hello,atguigu.com".getBytes();
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(by, 0, by.length,
                InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 10000);
        ds.send(dp);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (ds != null)
            ds.close();
    }

4.2 接收端

    DatagramSocket ds = null;
try {
        ds = new DatagramSocket(10000);
        byte[] by = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(by, by.length);
        ds.receive(dp);
        String str = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
        System.out.println(str + "--" + dp.getAddress());
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (ds != null)
            ds.close();
    }

六、URL编程

1. URL类

• URL(Uniform Resource Locator)：统一资源定位符，它表示 Internet 上某一 资源的地址。
• 它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate 这个资源。
• 通过 URL 我们可以访问 Internet 上的各种网络资源，比如最常见的 www，ftp 站点。浏览器通过解析给定的 URL 可以在网络上查找相应的文件或其他资源。
• URL的基本结构由5部分组成：
  • <传输协议>://<主机名>:<端口号>/<文件名>#片段名?参数列表
  • #片段名：即锚点，例如看小说，直接定位到章节
  • 参数列表格式：参数名=参数值&参数名=参数值…

2.URL类常用方法

	URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/myTest.txt");
	System.out.println("getProtocol() :"+url.getProtocol());
	System.out.println("getHost() :"+url.getHost());
	System.out.println("getPort() :"+url.getPort());
	System.out.println("getPath() :"+url.getPath());
	System.out.println("getFile() :"+url.getFile());
	System.out.println("getQuery() :"+url.getQuery())

3.URLConnection类

public class URLTest实现数据下载 {
    public static void main(String[] args)  {
        HttpURLConnection urlConnection = null;
        InputStream is = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            URL url = new URL("http://www.baidu.com");
            urlConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection();
            urlConnection.connect();

            is = urlConnection.getInputStream();
            fos = new FileOutputStream("beauty3.jpg");

            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = is.read(bytes)) != -1){
                fos.write(bytes,0,len);
            }
            System.out.println("下载完成");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fos != null){
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(urlConnection != null){
                urlConnection.disconnect();
            }
        }
    }
}
       } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fos != null){
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(urlConnection != null){
                urlConnection.disconnect();
            }
        }
    }
}