网络编程、网络编程的三要素、TCP/UDP通信、三次握手和四次挥手
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石可破也，而不可夺坚；丹可磨也，而不可夺赤。
网络编程
- 一、初始网络编程
-
- 1.1什么是网络编程
- 1.2BS/CS的优缺点
- 二、网络编程三要素
-
- 2.1IP
-
- 2.1.1 InetAddress
- 2.2端口
- 2.3协议
- 三、UDP通信程序
-
- 3.1发送数据
- 3.2接受数据
- 3.3聊天室
- 3.4UDP的三种通信方式（单播、组播、广播）
-
- 3.4.1单播
- 3.4.2组播
- 3.4.3广播
- 四、TCP通信程序
-
- 4.1解决中文乱码问题
- 4.2提高读取效率
- 4.3三次握手和四次挥手
-
- 4.3.1三次握手（确保连接建立）
- 总结
一、初始网络编程
1.1什么是网络编程
- 在网络通信协议下，不同的计算机上运行的程序，进行的数据传输，
- 应用场景：即时通信、网游对战、金融证券、国际贸易、邮件等。
- 不管是什么场景，都是计算机跟计算机之间通过网络进行数据传输
- Java中可以使用java.net包下的技术轻松开发出常见的网络应用程序。
- 常见的软件架构：
-
- C/S：Client/Server（客户端/服务器）
-
- 在用户本地需要下载并安装客户端程序，在远程有一个服务端程序。
-
- B/S:Browser/Server（浏览器/服务器）
-
- 只需要一个浏览器，用户通过不同的网址，客户访问不同的服务器。
1.2BS/CS的优缺点
| BS | CS |
|---|---|
| 不需要开发客户端 | 画面可以做的非常精美，用户体验好 |
| 用户不需要下载，打开浏览器就能使用 | 需要开发客户端，也需要开发服务端 |
| 如果应用过大，用户体验受到影响 | 用户需要下载和更新的时候太麻烦 |
二、网络编程三要素
2.1IP
-
全称：Internet Protocol，是互联网协议地址，也称IP地址。
-
是分配给上网设备的数字标签。
-
唯一的
-
分类：IPv4、IPv6
-
- 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IP地址长32bit，也就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“11000000 10101000 00000001 01000010”，这么长的地址，处理起来也太费劲了。为了方便使用，IP地址经常被写成十进制的形式，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“点分十进制表示法”，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个字节一组，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。
-
-
DOS常用命令：
-
ipconfig：查看本机IP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
2.1.1 InetAddress
InetAddress：此类表示Internet协议（IP）地址
| 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地址字符串 |
package com.practice;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
public class InetAddressDemo {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
//获取InetAddress对象
//一台电脑的对象
InetAddress address = InetAddress.getByName("DESKTOP-MB3PIVP");
//InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.1.66");
System.out.println(address);
//public String getHostName()：获取此IP地址的主机名
String name = address.getHostName();
//public String getHostAddress()：返回文本显示中的IP地址字符串
String ip = address.getHostAddress();
System.out.println("主机名：" + name);
System.out.println("IP地址：" + ip);
}
}
2.2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0 ~ 65535。其中，0 ~ 1023之间的端口号用于一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。
- 一个端口号只能被一个应用程序使用。
2.3协议
-
协议
- 计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议
-
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太大影响。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。
-
三、UDP通信程序
- Java中的UDP通信：
- UDP协议是一种不可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象，但是这两个Socket只是发送，接收数据的对象，因此对于基于UDP协议的通信双方而言，没有所谓的客户端和服务器的概念
- Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket
3.1发送数据
- 发送数据的步骤
- 1.创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
- 2.创建数据，并把数据打包
- 3.调用DatagramSocket对象的方法发送数据
- 4.关闭发送端
package com.practice.udpdemo;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
/**
* @Author YJ
* @Date 2023/7/29 10:44
* Description:UDP发送数据
*/
public class SetMessageDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建对象
//创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
//绑定端口，通过这个端口往外发送数据
//空参：所有可用端口中随机一个进行使用
//有参：指定端口进行绑定
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
String str = "你好呀！！！";
byte[] bytes = str.getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port = 10086;
//2.打包数据
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
//3.发送数据
ds.send(dp);
//4.释放资源
ds.close();
}
}
3.2接受数据
-
接收数据的步骤
- 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
- 创建一个数据包，用于接收数据
- 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
- 解析数据包，并把数据在控制台显示
- 关闭接收端
package com.practice.udpdemo;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
/**
* @Author YJ
* @Date 2023/7/29 10:55
* Description:UDP接收数据
*/
public class ReceiveDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
1.创建对象
//创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
//在接收的时候，一定要绑定端口
//绑定的端口一定要跟发送的端口保持一致
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
//2.接受数据包
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp= new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
//receive是阻塞的，会在这死等
ds.receive(dp);
//3.解析数据包
byte[] data = dp.getData();
int length = dp.getLength();
InetAddress address = dp.getAddress();
int port = dp.getPort();
System.out.println("接收到数据："+ new String(data,0,length));
System.out.println("数据是从“"+ address + "”在这台电脑中的 "+ port+" 端口发出的");
ds.close();
}
}
3.3聊天室
package com.practice.udpdemo;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
/**
* @Author YJ
* @Date 2023/7/29 11:09
* Description:发送数据
*/
public class SendMessage {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//2.打包数据
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("请输入消息：");
String str = sc.next();
if("886".equals(str)){
break;
}
byte[] bytes = str.getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port = 10086;
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
//3.发送数据
ds.send(dp);
}
ds.close();
}
}
package com.practice.udpdemo;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
/**
* @Author YJ
* @Date 2023/7/29 11:10
* Description:接收数据
*/
public class ReceiveMessage {
public static void main(String[] args) throws Exception {
1.创建对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
//2.接收数据包
byte[] bytes = new byte[1024];
while (true) {
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
ds.receive(dp);
//3.解析数据
byte[] data = dp.getData();
int length = dp.getLength();
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String name = dp.getAddress().getHostName();
System.out.println("ip为：" + ip + "主机名为：" + name + "的人，发送了："+ new String(data,0,length));
}
}
}
3.4UDP的三种通信方式（单播、组播、广播）
3.4.1单播
一对一的形式，之前的代码都是单播的形式
package com.practice.udpdemo;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
/**
* @Author YJ
* @Date 2023/7/29 11:09
* Description:单播
*/
public class SendMessage {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//2.打包数据
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("请输入消息：");
String str = sc.next();
if("886".equals(str)){
break;
}
byte[] bytes = str.getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port = 10086;
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
//3.发送数据
ds.send(dp);
}
ds.close();
}
}
3.4.2组播
组播地址：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
- 其中224.0.0.0 ~ 224.0.0.255为预留组播地址
package com.practice.udpdemo;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
/**
* @Author YJ
* @Date 2023/7/29 11:39
* Description:组播发送 -- 发送端
*/
public class SendMessage1 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建MulticastSocket对象
MulticastSocket ms = new MulticastSocket();
String str = "你好~";
byte[] bytes = str.getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
int port = 10000;
//2.打包数据
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
//3.发送数据
ms.send(datagramPacket);
//4.释放资源
ms.close();
}
}
package com.practice.udpdemo;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
/**
* @Author YJ
* @Date 2023/7/29 11:10
* Description:接收数据 -- 接收端1
*/
public class ReceiveMessage1 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
1.创建对象
MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
//2.将当前本机，添加到224.0.0.1这一组中
InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
ms.joinGroup(address);
//3.打包数据
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
//4.接收数据
ms.receive(dp);
//5.解析数据
byte[] data = dp.getData();
int length = dp.getLength();
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String name = dp.getAddress().getHostName();
System.out.println("ip为：" + ip + "主机名为：" + name + "的人，发送了："+ new String(data,0,length));
}
}
package com.practice.udpdemo;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
/**
* @Author YJ
* @Date 2023/7/29 11:10
* Description:接收数据 -- 接收端2
*/
public class ReceiveMessage2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
1.创建对象
MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
//2.将当前本机，添加到224.0.0.1这一组中
InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
ms.joinGroup(address);
//3.打包数据
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
//4.接收数据
ms.receive(dp);
//5.解析数据
byte[] data = dp.getData();
int length = dp.getLength();
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String name = dp.getAddress().getHostName();
System.out.println("ip为：" + ip + "主机名为：" + name + "的人，发送了："+ new String(data,0,length));
}
}
3.4.3广播
广播地址：255.255.255.255
package com.practice.udpdemo;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
/**
* @Author YJ
* @Date 2023/7/29 11:09
* Description:广播
*/
public class SendMessage {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//2.打包数据
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("请输入消息：");
String str = sc.next();
if("886".equals(str)){
break;
}
byte[] bytes = str.getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
int port = 10086;
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
//3.发送数据
ds.send(dp);
}
ds.close();
}
}
四、TCP通信程序
-
Java中的TCP通信：
- Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装，使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过Socket产生IO流来进行网络通信。
- Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类
-
客户端
- 1.创建客户端的Socket对象与指定服务端连接
Socket(String host,int port) - 2.获取输出流，写数据
OutputStream getOutputStream() - 3.释放资源
void close()
- 1.创建客户端的Socket对象与指定服务端连接
-
服务器
- 1.创建服务器端的Socket对象（ServerSocket）
- 2.监听客户端连接，返回一个Socket对象
- 3.获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
- 4.释放资源
package com.practice.udpdemo;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端的Socket对象(Socket)
//Socket(String host, int port)
//创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号
Socket s = new Socket("127.0.0.1",10001);
//获取输出流，写数据
//OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流
OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write("hello,tcp,我来了".getBytes());
//释放资源
s.close();
}
}
package com.practice.udpdemo;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)
//ServerSocket(int port) 创建绑定到指定端口的服务器套接字
ServerSocket ss = new ServerSocket(10001);
//监听客户端连接
//Socket accept() 侦听要连接到此套接字并接受它
Socket s = ss.accept();
//3.从连接通道中获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
InputStream is = s.getInputStream();
/*byte[] bys = new byte[1024];
int len = is.read(bys);*/
int b;
while ((b = is.read()) != -1) {
System.out.println((char) b);
}
/*String data = new String(bys,0,len);
System.out.println("数据是：" + data);*/
//释放资源
s.close();
ss.close();
}
}
4.1解决中文乱码问题
package com.practice.udpdemo;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)
//ServerSocket(int port) 创建绑定到指定端口的服务器套接字
ServerSocket ss = new ServerSocket(10001);
//监听客户端连接
//Socket accept() 侦听要连接到此套接字并接受它
Socket s = ss.accept();
//3.从连接通道中获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
InputStream is = s.getInputStream();
//转换流
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
int b;
while ((b = isr.read()) != -1) {
System.out.println((char) b);
}
//释放资源
s.close();
ss.close();
}
}
4.2提高读取效率
- 添加缓冲流
package com.practice.udpdemo;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)
//ServerSocket(int port) 创建绑定到指定端口的服务器套接字
ServerSocket ss = new ServerSocket(10001);
//监听客户端连接
//Socket accept() 侦听要连接到此套接字并接受它
Socket s = ss.accept();
//3.从连接通道中获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
/*InputStream is = s.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
BufferedReader bf = new BufferedReader(isr);*/
//写成一行
BufferedReader bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
int b;
while ((b = bf.read()) != -1) {
System.out.print((char) b);
}
//释放资源
s.close();
ss.close();
}
}
4.3三次握手和四次挥手
4.3.1三次握手（确保连接建立）
- 1.客户端向服务器发出连接请求，等待服务器确认
- 2.服务器向客户端返回一个相应，告诉客户端收到了请求
- 3.客户端向服务器再次发出确认信息，连接建立
- 1.客户端向服务器发出取消连接请求
- 2.服务器向客户端返回一个响应，表示收到客户端取消请求
- 3.服务器向客户端发出确认取消请求
- 4.客户端再次发送确认消息，连接取消
总结
关于网络编程的基本知识我们都有了了解，希望对大家有所帮助，欢迎各位小伙伴点赞+关注！！！