java 网络编程 的详细解释
1.网络编程
1.1 软件结构
C/S结构：全称为Client/Server结构，指客户端和服务器结构。比如微信等
B/S结构：全称为Browse/Server结构，浏览器和服务器结构。比如百度等。
网络编程：就是在一定的协议下，实现两台计算机之间通信的程序。
1.2 网络通信协议
网络通信协议：网络通信协议是计算必须遵循的规则，只有遵循了这个规则才能实现计算机之间的通信，协议中对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一的规定，通信双方必须同时遵守，才能完成数据的交换。
TCP/IP协议：传输控制协议/因特网互联协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连接因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模式，每一层都呼叫它的下一层所提供的的协议来完成自己的需求。
1.3 协议分类
通信协议比较复杂，java.net包中包含的类和接口，他们提供了底层次的通信细节。我们可以直接用这些类和接口，来专注于网络程序的开发。
java.net包中提供了两种最常见的网络协议的支持。
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。
三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端和服务器之间要有三次交互，以保证连接的可靠性。
（1）第一握手:客户端向服务器发出连接请求，等待服务器确定。
（2）第二次握手：服务端向客户端护送一个相应，通知客户端收到了连接请求。
（3）第三次握手：客户端再次向服务端发送确认信息，确认连接。整个交互过程如图：
当三次握手完成之后，建立了连接，客户端和服务器就可以开始进行数据的传输了。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。
UDP：用户数据报协议（(User Datagram Protocol）。UDP协议是一个面向无连接的协议。传输数据时，不需要建立连接，不管对方的服务器是否启动，直接将数据、数据源、目的地都封装在数据包中，直接发送。每个数据包的大小限制在64K以内。它是不可靠协议，因为无连接，因此插损胡速度快。但是容易丢失数据。常见的如QQ
1.4 网络编程三要素
协议:
协议：计算机网络通信必须遵守的规则。
IP地址：
IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），IP地址用来给一个网络中的计算机设备提供唯一的编号。
IP地址分类：
（1）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。
(2)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
特殊的IP地址：
本机地址： 127.0.0.1、localhost
端口号：
网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）之间的通信。每个计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程？
如果说IP地址是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了。
端口号：用两个字节标识的函数，它的取值范围是0-65535.其中0-1023之间的端口号用于一些知名网络服务和应用。普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果一个端口号被另一个端口号或者应用所占用，会导致当前程序启动失败。
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他进程进行交互。
2.TCP通信程序
2.1概述：
TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互，通信的两端，要严格的分为客户端（Client）和服务器端（Server）。
两端通信时的步骤：
（1）服务器端程序，要事先启动，等待客户端的连接。
（2）客户端主动连接服务器daunt，连接成功后才能通信。服务器端不能主动连接客户端。
在java中提供了两个类用于实现TCP通信协议：
（1）客户端：java.net.Socket类表示。创建Socket对象，向服务器端发送连接请求，服务器端相应请求，两者建立连接开始通信。
（2）服务器端：java.net.ServerSocket类表示。创建ServerSocke对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。
2.2 Socket类
Socket类：该类实现客户端套接字，套接字指的是两台设备之间通讯的端点。
构造方法：
public Socket（String host，int port）：创建套接字对象并将其连接到指定主机上的指定端口号。如果指定的host是null，则相当于指定地址为回送地址。
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，立即返回，不进行任何网络传输。
public class demo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket s=new Socket("127.0.0.1",6666);
}
}成员方法：
public InputStream getInputStream() ： 返回此套接字的输入流。
（1）如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的InputStream 的所有操作也关联该通道。
（2）关闭生成的InputStream也将关闭相关的Socket。
public OutputStream getOutputStream() ： 返回此套接字的输出流。
（1） 如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的OutputStream 的所有操作也关联该通道。
（2）关闭生成的OutputStream也将关闭相关的Socket。
public void close() ：关闭此套接字。
（1） 一旦一个socket被关闭，它不可再使用。
（2）关闭此socket也将关闭相关的InputStream和OutputStream 。
public void shutdownOutput() ： 禁用此套接字的输出流。
（1） 任何先前写出的数据将被发送，随后终止输出流。
2.3 ServerSocket类
ServerSocket类：这个类实现了服务器套接字，该对象等待通过网络的请求。
构造方法;
public ServerSocket(int port):使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上，参数port就是端口号，如：
ServerSocket server = new ServerSocket(6666)：
成员方法：
public Socket accept() ：侦听并接受连接，返回一个新的Socket对象，用于和客户端实现通信。该方法会一直阻塞直到建立连接。
2.4 简单的TCP网络程序
TCP通信分析图解
1.【服务端】启动，创建ServerSocket对象，等待连接。
2.【客户端】启动，创建Socket对象，请求连接。
3.【服务器】接受连接，调用accept方法，并返回一个Socket对象。
4.【客户端】Socket对象，获取OutputStream，向服务器端写出数据。
5.【服务器】Socket对象，获取InputStream，读取客户端发送的数据。
6.【服务端】Socket对象，获取OutputStream，向客户端写回数据。
7.【客户端】Socket对象，获取InputStream，解析回写的数据。
8.【客户端】释放资源，断开连接。
客户端向服务器端发送数据：
1. 服务器端实现：
public class demo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务器端启动，等待连接....");
//1.创建ServerSocket对象，绑定端口，开始等待连接
ServerSocket ss=new ServerSocket(6666);
//2.接收连接accept方法，返回socket对象
Socket server=ss.accept();
//3.通过Socket对象，获取输入流
InputStream is=server.getInputStream();
//4 一次性读取数据
//4.1 创建字节数组
byte[] b=new byte[1024];
//4.2 数据读取到字节数组中
int len=is.read(b);
//4.3 解析数组，打印字符串信息
String msg=new String(b,0,len);
System.out.println(msg);
//5.关闭资源
is.close();
server.close();
}
}2.客户端实现：
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("客户端发送数据");
//1.创建Socket（ip,port），确定连接到哪里
Socket client=new Socket("127.0.0.1",6666);
//2.获取流对象.输出流
OutputStream os=client.getOutputStream();
//3.写出数据
os.write("TCP协议，我学会了！".getBytes());
//4.关闭资源
os.close();
client.close();
}
}服务器端向客户端回写数据：
1.服务器端实现
public class Demo02 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务器启动，等待连接。。。");
//1.创建ServerSocket对象，绑定端口，开始等待连接
ServerSocket s=new ServerSocket(6666);
//2.接受连接accpet方法，返回Socket对象
Socket server = s.accept();
//3.通过Socket获取输入流
InputStream is = server.getInputStream();
//4 一次性读取数据
//4.1 创建数组对象
byte[] b=new byte[1024];
//4.2 读取数据到字节数组中
int len=is.read(b);
//4.3 解析数组，打印字符串信息
String msg=new String(b,0,len);
//======回写数据==========
//5 通过socket获取输出流
OutputStream os = server.getOutputStream();
//6.回写数据
os.write("服务器回写数据".getBytes());
//7.关闭资源
os.close();
is.close();
server.close();
}
}2. 客户端实现：
public class Demo03 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("客户端 发送数据");
//1. 创建Socket（ip,port）,确定连接到哪里
Socket client=new Socket("127.0.0.1",6666);
//2.通过Socket对象，获取输出流对象
OutputStream os = client.getOutputStream();
//3.写出数据
os.write("客户端写数据了".getBytes());
//4.通过Socket，获取输入流对象
InputStream is = client.getInputStream();
//5.读取数据
byte[] b=new byte[1024];
int len=is.read(b);
System.out.println(new String(b,0,len));
//6.关闭资源
is.close();
os.close();
client.close();
}
}
3.综合案例
3.1文件上传案例
文件上传分析图解：
1【客户端】输入流，从硬盘中读取文件数据到程序中。
2.【客户端】输出流，写出文件数据到服务器。
3.【服务器】输入流，读取文件数据到服务器程序。
4. 【服务器】输出流，写出文件数据到服务器硬盘中。
代码实现：
1.服务器端实现：
public class Demo04 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务器端启动。。。");
//1 创建服务器端ServerSocket
ServerSocket ss=new ServerSocket(6666);
//2.服务端通过ServerSocket建立连接
Socket server= ss.accept();
//3.创建流对象
//3.1 获取输入流，读取文件数据
BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(server.getInputStream());
//3.2 创建输出流，保存到本地
BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.jpg"));
//4.读写数据
byte[] b=new byte[1024*8];
int len;
while ((len=bis.read(b))!=-1){
bos.write(b,0,len);
}
//5.关闭资源
bis.close();
bos.close();
server.close();
System.out.println("文件已经上传");
}
}2. 客户端实现:
public class Demo05 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建流对象
//1.1 创建输入流，读取本地文件
BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream("text.jpg"));
//1.2 创建输出流对象，写到服务器
Socket socket=new Socket("localhost",6666);
BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
//2.写出数据
byte[] b=new byte[1024*8];
int len;
while ((len=bis.read(b))!=-1){
bos.write(b,0,len);
bos.flush();
}
System.out.println("文件发送完毕");
//释放资源
bis.close();
bos.close();
socket.close();
}
}文件上传优化分析：
1.文件名称写死的问题
服务器，保存文件的名称如果写死，那么最终导致服务器硬盘，只会保留一个文件，建议使用系统时间优化，保证文件名称唯一。
FileOutputStream fis = new FileOutputStream(System.currentTimeMillis()+".jpg") // 文件名称
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fis);2.循环接收问题
服务器，只保存一个文件就关闭了，用户无法再上传，这个是不符合实际的，使用循环改进，可以不断的接受不同用户的文件。
// 每次接收新的连接,创建一个Socket
while（true）{
Socket accept = serverSocket.accept();
......
}3.效率问题
服务器，在接受大文件的时候，可能要耗费几秒的时间，此时不能接受其他用户上传，因此使用多线程技术优化：
while（true）{
Socket accept = serverSocket.accept();
// accept 交给子线程处理.
new Thread(() ‐> {
......
InputStream bis = accept.getInputStream();
......
}).start();
}优化实现:
public class Demo04 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务器 启动..... ");
// 1. 创建服务端ServerSocket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
// 2. 循环接收,建立连接
while (true) {
Socket accept = serverSocket.accept();
/*
3. socket对象交给子线程处理,进行读写操作
Runnable接口中,只有一个run方法,使用lambda表达式简化格式
*/
new Thread(() -> {
try (
//3.1 获取输入流对象
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream());
//3.2 创建输出流对象, 保存到本地
FileOutputStream fis = new FileOutputStream(System.currentTimeMillis() +
".jpg");
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fis);) {
// 3.3 读写数据
byte[] b = new byte[1024 * 8];
int len;
while ((len = bis.read(b))!=-1){
bos.write(b, 0, len);
}
//4. 关闭 资源
bos.close();
bis.close();
accept.close();
System.out.println("文件上传已保存");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}信息回写分析图解：
1【客户端】输入流，从硬盘中读取文件数据到程序中。
2.【客户端】输出流，写出文件数据到服务器。
3.【服务器】输入流，读取文件数据到服务器程序。
4. 【服务器】输出流，写出文件数据到服务器硬盘中
5.【服务器】获取输出流，回写数据。
6.【客户端】获取输入流，解析回写数据。
服务器端：
public class Demo06 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("服务器 启动..... ");
// 1. 创建服务端ServerSocket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
// 2. 循环接收,建立连接
while (true) {
Socket accept = serverSocket.accept();
/*
3. socket对象交给子线程处理,进行读写操作
Runnable接口中,只有一个run方法,使用lambda表达式简化格式
*/
new Thread(() -> {
try (
//3.1 获取输入流对象
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream());
//3.2 创建输出流对象, 保存到本地
FileOutputStream fis = new FileOutputStream(System.currentTimeMillis() +
".jpg");
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fis);) {
// 3.3 读写数据
byte[] b = new byte[1024 * 8];
int len;
while ((len = bis.read(b))!=-1){
bos.write(b, 0, len);
}
//4.回写信息
System.out.println("信息回写");
OutputStream out=accept.getOutputStream();
out.write("上传成功".getBytes());
out.close();
//4. 关闭 资源
bos.close();
bis.close();
accept.close();
System.out.println("文件上传已保存");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}客户端：
public class Demo07 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建流对象
//1.1 创建输入流，写到服务器
BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream("text.jpg"));
//1.2 创建输入流，写到服务器
Socket socket=new Socket("localhost",6666);
BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
//2.写出程序
byte[] b=new byte[1024*8];
int len;
while ((len=bis.read(b))!=-1){
bos.write(b,0,len);
}
//关闭输出流，通知服务器，写出数据完毕
socket.shutdownOutput();
System.out.println("文件发送完毕");
//3.解析回写
InputStream in=socket.getInputStream();
byte[] back=new byte[20];
in.read(back);
System.out.println(new String(back));
in.close();
//4.释放资源
socket.close();
bis.close();
}
}