网络编程:
计算机网络实现了不同计算机之间的通信,这必须依靠编写网络通讯程序来实现。Java已经将网络程序所需要的东西封装成不同的类。只要创建这些类的对象,使用相应的方法。
**计算机网络:**计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的(而不是脱离网络就无法存在的)多台计算机(大中小型服务器,台式机、笔记本等)及其外部设备(路由器、交换机等),通过通信线路(双绞线、光纤等)连接起来,在网络操作系统(Windows
2000 Server/Advance
Server、Unix、Linux等),网络管理软件(WorkWin、SugarNMS等)及网络通信协议(如TCP/IP协议栈等)的管理和协调下,实现(作用)资源共享和信息传递的计算机系统。
**网络通信协议:**国际标准化组织(ISO,即International Organization for
Standardization)定义了网络通信协议的基本框架,被称为OSI(Open System
Interconnect,即开放系统互联)模型。OSI模型将这些通讯标准进行层次划分,每一层次解决一个类别的问题,这样就使得标准的制定没那么复杂。OSI模型制定的七层标准模型:
OSI网络通信协议模型,是一个参考模型,而TCP(Transmission Control
Protocol传输控制协议)/IP(Internet Protocol网络协议)协议是事实上的标准
TCP/IP中有两个重要的协议,传输层的TCP协议和互连网络层的IP协议,因此就拿这两个协议做代表,来命名整个协议族了,再说TCP/IP协议时,是指整个协议族。
网络层:互联网络层;物理+数据链路层:网络接口层
** IP地址: **用来标识网络中的一个通信实体的地址。通信实体可以是计算机、路由器(连接两个或多个网络的网络设备)等
IPV4:32位地址,并以8位为一个单位,分成四部分,以点分十进制表示,因为8位二进制的计数范围是00000000—11111111,对应十进制的0-255。
IPV6:128位(16个字节)写成8个16位的无符号整数,每个整数用四个十六进制位表示,每个数之间用冒号(:)分开,如:3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39:1984
**端口:**一台计算机只有单一的连到网络的物理连接(Physical
Connection),所有的数据都通过此连接对内、对外送达特定的计算机,这就是(物理)端口(port)。一台计算机上可能提供多种网络应用程序,如何来区分这些不同的程序呢?这就要用到(虚拟)端口。端口是虚拟的概念,并不是说在主机上真的有若干个端口。通过端口,可以在一个主机上运行多个网络应用程序
总结:
IP地址好比每个人的地址(门牌号),端口好比是房间号。必须同时指定IP地址和端口号才能够正确的发送数据。
Socket,套接字:Java将套接字抽象化为类
我们开发的网络应用程序位于应用层,TCP和UDP属于传输层协议,在应用层如何使用传输层的服务呢?在应用层和传输层之间,则是使用套接Socket来进行分离。
套接字就像是传输层为应用层开的一个小口,应用程序通过这个小口向远程发送数据,或者接收远程发来的数据;而这个小口以内,也就是数据进入这个口之后,或者数据从这个口出来之前,是不知道也不需要知道的,也不会关心它如何传输,这属于网络其它层次工作。
Socket实际是传输层供给应用层的编程接口。Socket就是应用层与传输层之间的桥梁。使用Socket编程可以开发客户机和服务器应用程序,可以在本地网络上进行通信,也可通过Internet在全球范围内通信。
请求-响应”模式:
1. Socket类:发送TCP消息。
2. ServerSocket类:创建服务器。
套接字是一种进程间的数据交换机制。这些进程既可以在同一机器上,也可以在通过网络连接的不同机器上。换句话说,套接字起到通信端点的作用。单个套接字是一个端点,而一对套接字则构成一个双向通信信道,使非关联进程可以在本地或通过网络进行数据交换。一旦建立套接字连接,数据即可在相同或不同的系统中双向或单向发送,直到其中一个端点关闭连接。套接字与主机地址和端口地址相关联。主机地址就是客户端或服务器程序所在的主机的IP地址。端口地址是指客户端或服务器程序使用的主机的通信端口。
在客户端和服务器中,分别创建独立的Socket,并通过Socket的属性,将两个Socket进行连接,这样,客户端和服务器通过套接字所建立的连接使用输入输出流进行通信。
TCP/IP套接字是最可靠的双向流协议,使用TCP/IP可以发送任意数量的数据。
实际上,套接字只是计算机上已编号的端口。如果发送方和接收方计算机确定好端口,他们就可以通信了。
网络协议的分层:由于网络结点之间联系很复杂,在制定协议时,把复杂成份分解成一些简单的成份,再将它们复合起来。最常用的复合方式是层次方式,即同层间可以通信、上一层可以调用下一层(上一层给下一层提供服务),而与再下一层不发生关系。(下一层给上一层供应编程接口)
把用户应用程序作为最高层,把物理通信线路作为最低层,将其间的协议处理分为若干层,规定每层处理的任务,也规定每层的接口标准。
数据封装与解封:
由于用户传输的数据一般都比较大,有的可以达到MB字节,一次性发送出去十分困难,于是就需要把数据分成许多片段,再按照一定的次序发送出去。这个过程就需要对数据进行封装。
数据封装(Data
Encapsulation)是指将协议数据单元(PDU)封装在一组协议头和协议尾中的过程。在OSI七层参考模型中,每层主要负责与其它机器上的对等层进行通信。该过程是在协议数据单元(PDU)中实现的,其中每层的PDU一般由本层的协议头、协议尾和数据封装构成。
1.数据发送处理过程
(1)应用层将数据交给传输层,传输层添加上TCP的控制信息(称为TCP头部),这个数据单元称为段(Segment),加入控制信息的过程称为封装。然后,将段交给网络层。
(2)网络层接收到段,再添加上IP头部,这个数据单元称为包(Packet)。然后,将包交给数据链路层。
(3)
数据链路层接收到包,再添加上MAC头部和尾部,这个数据单元称为帧(Frame)。然后,将帧交给物理层。
(4)物理层将接收到的数据转化为比特流,然后在网线中传送。
2.数据接收处理过程
(1)物理层接收到比特流,经过处理后将数据交给数据链路层。
(2)数据链路层将接收到的数据转化为数据帧,再除去MAC头部和尾部,这个除去控制信息的过程称为解封,然后将包交给网络层。
(3)网络层接收到包,再除去IP头部,然后将段交给传输层。
(4)传输层接收到段,再除去TCP头部,然后将数据交给应用层。
(1)发送方数据处理的方式是从高层到底层,逐层进行数据封装。
(2)接收方数据处理的方式是从底层到高层,逐层进行数据解封装。
接收方的每一层只把对该层有意义的数据拿走,或者说每一层只能处理发送方同等层的数据,然后把其余的部分传递给上一层,这就是对等层通信的概念。
Java为了可移植性,不允许直接调用操作系统,而是由java.net包来提供网络功能。Java虚拟机负责提供与操作系统的实际连接。下面我们来介绍几个java.net包中的常用的类。
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;//主机不存在或网络连接错误
方法:这个类没有构造方法。如果要得到对象,只能通过静态方法:getLocalHost()、getByName()、
getAllByName()、 getAddress()、getHostName()。
public class Test1 {
**public** **static** **void** main(String[] args) **throws** UnknownHostException {
InetAddress addr = InetAddress.getLocalHost();//使用getLocalHost方法创建InetAddress对象//返回本地主机的InetAddress对象
//返回IP地址:192.168.1.110
System.out.println(addr.getHostAddress()); //获取InetAddress对象所包含的IP地址
//输出计算机名:gaoqi
System.out.println(addr.getHostName()); //获取此IP地址的主机名
}
}
public class Test2 {
**public** **static** **void** main(String[] args) **throws** UnknownHostException {
InetAddress addr = InetAddress.getByName("www.sxt.cn");//根据域名得到InetAddress对象//getByName(String
host)//获取与host相对应的InetAddress对象
// 返回 sxt服务器的IP:59.110.14.7
System.out.println(addr.getHostAddress());
// 输出:www.sxt.cn
System.out.println(addr.getHostName());
}
}
public class Test3 {
**public** **static** **void** main(String[] args) **throws** UnknownHostException {
InetAddress addr = InetAddress.getByName("59.110.14.7");//根据IP得到InetAddress对象
// 返回sxt服务器的IP:59.110.14.7
System.out.println(addr.getHostAddress());
/\*
\* 输出ip而不是域名。如果这个IP地址不存在或DNS服务器不允许进行IP地址
\* 和域名的映射,getHostName方法就直接返回这个IP地址。
\*/
System.out.println(addr.getHostName());
}
}
包含IP和端口信息,常用于Socket通信。此类实现 IP 套接字地址(IP 地址 +
端口号),不依赖任何协议。
import java.net.InetSocketAddress;
public class Test4 {
**public** **static** **void** main(String[] args) {
InetSocketAddress socketAddress = **new** InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080);
InetSocketAddress socketAddress2 = **new** InetSocketAddress("localhost", 9000);
System.out.println(socketAddress.getHostName());
System.out.println(socketAddress2.getAddress());///getAddress()获取发送或接收方计算机的IP地址,此数据报将要发往该机器或者是从该机器接收到的。
}
}
URL(Uniform Resource Locator),统一资源定位符:代表一个网络的资源
IP地址唯一标识了Internet上的计算机,而URL则标识了这些计算机上的资源。类
URL
代表一个统一资源定位符,它是指向互联网“资源”的指针。资源可以是简单的文件或目录,也可以是对更为复杂的对象的引用,例如对数据库或搜索引擎的查询。为了方便程序员编程,JDK中提供了URL类,该类的全名是java.net.URL,有了这样一个类,就可以使用它的各种方法来对URL对象进行分割、合并等处理。
方法:
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
public class Test5 {
**public** **static** **void** main(String[] args) **throws** MalformedURLException {
URL u = **new** URL("http://www.google.cn:80/webhp\#aa?canhu=33");//URL由4部分组成:协议
、存放资源的主机域名、资源文件名和端口号。如果未指定该端口号,则使用协议默认的端口。例如http
协议的默认端口为 80。 在浏览器中访问网页时,地址栏显示的地址就是URL。
System.out.println("获取与此url关联的协议的默认端口:" + u.getDefaultPort());//80
System.out.println("getFile:" + u.getFile()); // 端口号后面的内容///webhp
System.out.println("主机名:" + u.getHost()); // www.google.cn//主机域名
System.out.println("路径:" + u.getPath()); // 端口号后,参数前的内容///webhp
// 如果www.google.cn:80则返回80.否则返回-1
System.out.println("端口:" + u.getPort());
System.out.println("协议:" + u.getProtocol());//http
System.out.println("参数部分:" + u.getQuery());//null
System.out.println("锚点:" + u.getRef());//aa?canhu=33
URL u1 = **new** URL("http://www.abc.com/aa/");
URL u2 = **new** URL(u, "2.html"); // 相对路径构建url对象
System.out.println(u2.toString()); // http://www.abc.com/aa/2.html
}
}
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
public class SpiderTest01 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// TODO 自动生成的方法存根
URL url=new URL(“https://www.jd.com”);
InputStream is=url.openStream();//打开流
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(is,“UTF-8”));
/*URL url=new URL(“https://www.dianping.com”);//返回403拒绝掉
HttpURLConnection conn=(HttpURLConnection)url.openConnection();//打开连接
conn.setRequestMethod(“GET”);//设置请求方式
conn.setRequestProperty(“User-Agent”,“Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64)
AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/63.0.3239.132
Safari/537.36”);//设置请求协议
BufferedReader br=new BufferedReader(new
InputStreamReader(conn.getInputStream(),“UTF-8”));*模拟浏览器的GET请求
String msg=null;
while(null!=(msg=br.readLine())) {
System.out.println(msg);
}
br.close();
}
}
html:超文本标记语言 骨架
CSS:层叠样式表 美化
js:JavaScript动态语言 边解释边执行 能动了 Java反射让其动(动态特性)了起来
TCP协议和UDP协议是传输层的两种协议。Socket是传输层供给应用层的编程接口,所以Socket编程就分为TCP编程和UDP编程两类。
客户端:第一次主动发起通讯的程序被称作客户端(Client)程序。
服务器:第一次通讯中等待连接的程序被称作服务器端(Server)程序。
一旦通讯建立,则客户端和服务器端完全一样,没有本质的区别。
**TCP/IP通信连接的简单过程:**位于A计算机上的TCP/IP软件向B计算机发送包含端口号的消息,B计算机的TCP/IP软件接收该消息,并进行检查,查看是否有它知道的程序正在该端口上接收消息。如果有,他就将该消息交给这个程序。
TCP通讯(Transmission Control Protocol传输控制协议)
TCP是面向连接的,所谓面向连接,就是当计算机双方通信时必需经过先建立连接,然后传送数据,最后拆除连接三个过程。
TCP在建立连接时又分三步走:
第一步,是请求端(客户端)发送一个包含SYN(Synchronize)即同步标志的TCP报文,SYN同步报文会指明客户端使用的端口以及TCP连接的初始序号。
第二步,服务器在收到客户端的SYN报文后,将返回一个SYN+ACK(Acknowledgement)即同步标志+确认的报文,表示客户端的请求被接受,同时TCP序号被加一。
第三步,客户端也返回一个ACK确认报文给服务器端,同样TCP序列号被加一,到此一个TCP连接完成。然后才开始通信的第二步:数据处理。
这就是所说的TCP的三次握手(Three-way Handshake)。
单向通信:
/**
* 熟悉流程
* 创建服务器
* 1、指定端口 使用ServerSocket创建服务器
* 2、阻塞式等待连接 accept
* 3、操作: 输入输出流操作
* 4、释放资源
*/
public class Server {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("-----Server-----");
// 1、指定端口 使用ServerSocket创建服务器 // 建立服务器端套接字:指定监听的接口
ServerSocket server =new ServerSocket(8888);
// 2、阻塞式等待连接
accept//调用ServerSocket类的accept()方法会返回一个和客服端Socket对象相连接的Socket对象
Socket client =server.accept(); // 监听,等待客户端请求,并愿意接收连接
System.out.println(“一个客户端建立了连接”);//1.没有客户呼叫服务器,那么此语句不执行2.如果没有客户请求也没有阻塞
,则有其他程序占用端口号
// 3、操作: 输入输出流操作
DataInputStream dis =new DataInputStream(client.getInputStream());
String data =dis.readUTF();
System.out.println(data);
// 4、释放资源
dis.close();
client.close();
server.close();
}
}
创建客户端
* 1、建立连接: 使用Socket创建客户端 +服务的地址和端口
* 2、操作: 输入输出流操作
* 3、释放资源
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException,
IOException {
System.out.println("-----Client-----");
//1、建立连接: 使用Socket创建客户端 +服务的地址和端口
/*
\* 创建Scoket对象:指定要连接的服务器的IP和端口而不是自己机器的
\* 端口。发送端口是随机的。
\*/
Socket client =new Socket(“localhost”,8888);//InetAddress.getLocalHost()
//2、操作: 输入输出流操作
DataOutputStream dos =new DataOutputStream(client.getOutputStream());
String data =“hello”;
dos.writeUTF(data);
dos.flush();
//3、释放资源
dos.close();
client.close();
}
}
d): 1.
创建服务器ServerSocket,在创建时,定义ServerSocket的监听端口(在这个端口接收客户端发来的消息)。
2. ServerSocket调用accept()方法,使之处于阻塞状态。等待了
3. 创建客户端Socket,并设置服务器的IP及端口。
4. 客户端发出连接请求,建立连接。
5. 分别取得服务器和客户端Socket的InputStream和OutputStream。
6. 利用Socket和ServerSocket进行数据传输。
7. 关闭流及Socket。
e):双向通信
public class MultiChat {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("-----Server-----");
// 1、指定端口 使用ServerSocket创建服务器
ServerSocket server =new ServerSocket(8888);
// 2、阻塞式等待连接 accept
while(true) {//其他客户必须等待之前的客户退出,才能继续 排队
Socket client =server.accept();
System.out.println(“一个客户端建立了连接”);
DataInputStream dis =new DataInputStream(client.getInputStream());
DataOutputStream dos =new DataOutputStream(client.getOutputStream());
boolean isRunning = true;
while(isRunning) {//实现一个客户可以正常收发多条消息
//3、接收消息
String msg =dis.readUTF();
//4、返回消息
dos.writeUTF(msg);
//释放资源
dos.flush();
}
dos.close();
dis.close();
client.close();
}
}
}
public class MultiClient {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException,
IOException {
System.out.println("-----Client-----");
//1、建立连接: 使用Socket创建客户端 +服务的地址和端口
Socket client =new Socket(“localhost”,8888);
//2、客户端发送消息
BufferedReader console =new BufferedReader(new
InputStreamReader(System.in));
DataOutputStream dos =new DataOutputStream(client.getOutputStream());
DataInputStream dis =new DataInputStream(client.getInputStream());
boolean isRunning = true;
while(isRunning) {
String msg = console.readLine();
dos.writeUTF(msg);
dos.flush();
//3、获取消息
msg =dis.readUTF();
System.out.println(msg);
}
dos.close();
dis.close();
client.close();
}
}
f)多线程:客服端同上
public class TMultiChat {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("-----Server-----");
// 1、指定端口 使用ServerSocket创建服务器
ServerSocket server =new ServerSocket(8888);
// 2、阻塞式等待连接 accept
while(true) {
Socket client =server.accept();
System.out.println(“一个客户端建立了连接”);
new Thread(()->{//Lambda表达式 new Thread(new Runnable(){public void
run() {}}
DataInputStream dis=null;
DataOutputStream dos=null;
try {
dis = new DataInputStream(client.getInputStream());
dos =new DataOutputStream(client.getOutputStream());
} catch (IOException e1) {
e1.printStackTrace();
}
boolean isRunning = true;
while(isRunning) {
//3、接收消息
String msg;
try {
msg = dis.readUTF();
//4、返回消息
dos.writeUTF(msg);
//释放资源
dos.flush();
} catch (IOException e) {
//e.printStackTrace();
isRunning = false; //停止线程
}
}
try {
if(null==dos) {
dos.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
if(null==dis) {
dis.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
if(null==client) {
client.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}
UDP通信(User Datagram protocol 用户数据包协议)
特点:面向无连接的(无连接通信协议),传输数据不安全,效率较高。
DatagramPacket:数据打包
DatagramPacket(byte[] buf, int length) :构造数据报包,用来接收长度为 length
的数据包。
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
:构造数据报包,用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。
getAddress()
:获取发送或接收方计算机的IP地址,此数据报将要发往该机器或者是从该机器接收到的。
getData() :获取发送或接收的数据。
setData(byte[] buf) :设置发送的数据。
DatagramSocket()
:构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。(发送数据包),send(DatagramPacket
p) :从此套接字发送数据报包。
DatagramSocket(int port)
:创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。(接收数据包),receive(DatagramPacket
p) :从此套接字接收数据报包。
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
public class UdpClient{
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println(“发送方启动中…”);
//客户端端口//7777//可空
DatagramSocket client = new DatagramSocket(7777);
//服务器端端口 //9999
String data=“上海尚学堂”;
byte[] datas = data.getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas,0,datas.length,new
InetSocketAddress(“localhost”,9999));
//发送数据报包
client.send(packet);
//关闭资源
client.close();//close() :关闭此数据报套接字。
}
}
public class UdpServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println(“接收方启动中…”);
//服务器端端口
DatagramSocket server = new DatagramSocket(9999);
//容器
byte[] container = new byte[1024*60];//60kb
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, container.length);
//接收客户端发送的数据报
server.receive(packet); // 阻塞式方法//阻塞等待 //无数据发送无阻塞,端口被占用
byte[] datas=packet.getData();
int len=packet.getLength(); //getLength()返回实际收到的数据的字节数
System.out.println(new String(datas, 0, len));
//关闭资源
server.close();
}
}
通过字节数组流ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream与数据流DataInputStream、DataOutputStream联合使用可以传递基本数据类型。
通过字节数组流ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream与数据流ObjectInputStream、ObjectOutputStream联合使用可以传递对象。
UDP:对象的传递之Person类
import java.io.Serializable;
public class Person implements Serializable{
**private** **static** **final** **long** serialVersionUID = 1L;
**int** age;
String name;
**public** Person(**int** age, String name) {
**super**();
**this**.age = age;
**this**.name = name;
}
\@Override
**public** String toString() {
**return** "Person [age=" + age + ", name=" + name + "]";
}
}
UDP:对象的传递之客户端
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
public class Client {
**public** **static** **void** main(String[] args) **throws** Exception {
//创建要发送的对象
Person person = **new** Person(18, "高淇");
ByteArrayOutputStream bos = **new** ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = **new** ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(person);
//获取字节数组流中的字节数组(我们要发送的数据)
**byte**[] b = bos.toByteArray();
//必须告诉数据报包要发到哪台计算机的哪个端口,发送的数据以及数据的长度
DatagramPacket dp = **new** DatagramPacket(b,b.length,**new**
InetSocketAddress("localhost",8999));
//创建数据报套接字:指定发送信息的端口
DatagramSocket ds = **new** DatagramSocket(9000);
//发送数据报包
ds.send(dp);
//关闭资源
oos.close();
bos.close();
ds.close();
}
}
UDP:对象的传递之服务器端
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class Server {
**public** **static** **void** main(String[] args) **throws** Exception {
//创建数据报套接字:指定接收信息的端口
DatagramSocket ds = **new** DatagramSocket(8999);
**byte**[] b = **new** **byte**[1024];
//创建数据报包,指定要接收的数据的缓存位置和长度
DatagramPacket dp = **new** DatagramPacket(b, b.length);
//接收客户端发送的数据报
ds.receive(dp); // 阻塞式方法
//dp.getData():获取客户端发送的数据,返回值是一个字节数组
ByteArrayInputStream bis = **new** ByteArrayInputStream(dp.getData());
ObjectInputStream ois = **new** ObjectInputStream(bis);
System.out.println(ois.readObject());
//关闭资源
ois.close();
bis.close();
ds.close();
}
}
DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class Server {
**public** **static** **void** main(String[] args) **throws** Exception {
//创建数据报套接字:指定接收信息的端口
DatagramSocket ds = **new** DatagramSocket(8999);
**byte**[] b = **new** **byte**[1024];
//创建数据报包,指定要接收的数据的缓存位置和长度
DatagramPacket dp = **new** DatagramPacket(b, b.length);
//接收客户端发送的数据报
ds.receive(dp); // 阻塞式方法
//dp.getData():获取客户端发送的数据,返回值是一个字节数组
ByteArrayInputStream bis = **new** ByteArrayInputStream(dp.getData());
ObjectInputStream ois = **new** ObjectInputStream(bis);
System.out.println(ois.readObject());
//关闭资源
ois.close();
bis.close();
ds.close();
}
}