什么是网络编程？Java如何实现？三次握手和四次挥手？

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什么是网络编程？Java如何实现？三次握手和四次挥手？

1. 什么是网络编程

网络编程：

• 网络编程，就是指在网络通信协议下，不同计算机运行的程序，进行的数据传输，即：计算机与计算机之间，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架构：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，在远程有一个服务器程序。
• B/S架构：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，访问不同的服务器。
• • BS架构 优缺点：
  • • ①不需要开发客户端，只需要页面 + 服务端
    • ②用户不需要下载，打开浏览器就能使用
    • ③如果应用过大，用户体验受到影响（缺）
  • CS架构 优缺点：
  • • ①画面可以做的十分精美，用户体验好
    • ②需要开发客户端，也需要开发服务端（缺）
    • ③用户需要下载和更新，麻烦（缺）

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2. 网络编程三要素

网络编程三要素：

• IP：设备在网络中的地址，是唯一的标识。
• 端口号：应用程序在设备中唯一的标识。
• 协议：数据在网络中传输的规则，常见：UDP、TCP、http、https、ftp。

IP

• IP全称：Internet Protocol，互联网协议地址，也称IP地址，是分配给网上设备的数字标签。

• IPv4:Internet Protocol version 4,互联网通信协议第四版。

• • 采用32位地址长度，分成四组，每组范围0~255。
  • 最多有2^32个ip，目前已用完。
  • 192.168.开头是私有地址，范围在192.168.0.0 – 192.168.255.255，专供组织机构内部局域网使用。
  • 

• IPv6: Internet Protocol version 6，互联网通信协议第六版。

• • 采用128位地址长度，分为8组。
  • 最多有2^128个ip，正是为了解决IPv4不够用而出现的。
  • 

端口号：

• 端口号：应用程序在设备中唯一的标识 。
• • 端口号是由两个字节表示的整数，取值范围：0 ~ 65535，其中0 ~ 1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用，平常使用可以使用1024以上的端口号。
  • == 注意：一个端口号只能被一个应用程序使用。 ==

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。

• OSI参考模型：世界互联协议标准，全球通信规范，模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广。

• TCP/IP参考模型（TCP/IP协议）：事实上的国际标准

• • 

⚪ UDP协议

UDP协议：

• 用户数据报协议（User Datagram Protocol）
• UDP是面向无连接通信协议。
• • 速度快，但大小限制一次最多发送64K，数据不安全，数据易丢失。

UDP通信程序：

• 发送数据：

• ① 创建发送端的DatagramSocket对象

• • 可以通过传入参数，指定绑定的端口。

• ②数据打包（DatagramPacket）

• ③发送数据

• ④释放资源

• /**
   * @author .29.
   * @create 2023-10-20 16:44
   */
  public class UDPSendM {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          //1. 创建DatagramSocket对象
          // 绑定端口：通过绑定的端口向外发送数据
          //空参:随机选取所有可用端口中的一个来绑定
          //带参：指定端口号进行绑定
          DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();
  
          //2. 打包数据
          String str = "这是使用UDP协议发送的数据";//数据
          byte[] bytes = str.getBytes();        //转换成字节数组
          InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1"); //向这个主机地址发送数据
          int port = 10086; //向这个端口发送数据
          DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);
  
          //3. 发送数据
          datagramSocket.send(datagramPacket);
  
          //4.关闭资源
          datagramSocket.close();
      }
  }
  

• 接收数据：

• ①创建DatagramSocket对象

• • 一定要绑定端口，端口需要与发送程序的目标端口保持一致！

• ②接受打包好的数据

• ③解析数据包

• ④释放资源

• /**
   * @author .29.
   * @create 2023-10-20 17:10
   */
  public class UDPReceiveM {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          //1. 创建DatagramSocket对象，必须绑定端口号，并与发送程序的目标端口一致
          DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(10086);
  
          //2. 接收数据
          byte[] bytes = new byte[1024];
          DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
          //receive()是阻塞的，在接收到数据前会一直等待
          datagramSocket.receive(datagramPacket);
  
          //3. 解析数据
          byte[] data = datagramPacket.getData(); //传输的数据
          InetAddress address = datagramPacket.getAddress();//传输的地址
          int length = datagramPacket.getLength();//数据长度
          int port = datagramPacket.getPort();//传输的端口号
          System.out.println("接收到的数据：" + new String(data,0,length));
          System.out.println("数据从端口" + port + "地址" + address + "发来");
  
          //4. 释放资源
          datagramSocket.close();
      }
  }
  

• 输出：

• 接收到的数据：这是使用UDP协议发送的数据
  数据从端口50584地址/127.0.0.1发来
  

UDP的三种通信方式：

• ①单播： 一对一进行数据传输

• • 上述通信程序采用的就是单播方式。

• ②组播： 一对多进行数据传输

• • 组播地址：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255，其中224.0.0.0 ~ 224.0.0.225是预留的组播地址。

  • 发送端： 第一步创建的是MulticastSocket对象，之后打包数据时目标地址改为组播地址，其余与单播一致。

  • • MulticastSocket ms = new MulticastSocket();
      

  • 接收端： 第一步创建的是MulticastSocket对象，之后将当前机器添加绑定到发送端的目标组播地址中去：

  • • MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
      //获取组播地址的对象
      InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
      //MulticastSocket对象添加绑定到组播地址
      ms.joinGroup(address);
      

• ③广播： 向所有机器进行数据传输

• • 广播地址：225.225.225.225
  • 实现广播，只需要在单播的发送端基础上，将目标地址改为广播地址的225.225.225.225。

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⚪ TCP协议

TCP协议：

• 传输控制报协议（Transmission Control Protocol）
• UDP是面向连接通信协议。
• • 虽速度慢，但没有大小限制，且数据安全。

TCP通信程序：

• TCP协议是一种可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象，通信之前要保证连接已经建立，通过Socket产生IO流来进行网络通信。

• 客户端：

• • ①创建客户端的Socket对象(Socket)，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()

• /**
   * @author .29.
   * @create 2023-10-20 20:14
   */
  public class TCPClient {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          //1. 创建Socket对象，与服务端建立连接
          Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10000);
  
          //2. 获取字节输出流
          OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
  
          //3. 发送数据
          String s = "这边是客户端，你好呀服务端！";
          outputStream.write(s.getBytes());
  
          //4. 关闭资源
          outputStream.close();
          socket.close();
  
      }
  }
  

• 服务端：

• ①创建服务端的Socket对象（ServerSocket）

• • ServerSocket(int port)

• ②监听客户端连接，返回一个Socket对象

• • Socket accept()

• ③获取输入流，读数据，并显示

• • InputStream getInputStream()

• ④释放资源

• • void close()

• /**
   * @author .29.
   * @create 2023-10-20 20:17
   */
  public class TCPServer {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          //1. 获取服务端Socket对象，端口号与客户端目标端口号一致
          ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10000);
  
          //2. 返回一个Socket对象
          Socket accept = serverSocket.accept();
  
          //3. 获取字节输入流
          InputStream inputStream = accept.getInputStream();
          InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
  
          //4. 获取数据，显示
          int i;
          System.out.println("接收到数据：");
          while((i = inputStreamReader.read()) != -1){
              System.out.print((char)i);
          }
  
          //5. 释放资源
          inputStreamReader.close();
          accept.close();
          serverSocket.close();
  
      }
  }
  

· 三次握手和四次挥手

三次握手（确保连接建立）：

• ①客户端首先会向服务器发送连接请求，之后开始等待，等待服务器确认。
• ②服务器接收到请求后，向客户端返回一个响应，告诉客户端收到请求了。
• ③得到服务器确认后，再次向服务器发送确认信息，建立连接。

四次挥手（确保连接断开，且数据处理完毕）：

• ①客户端首先向服务器发送取消连接的请求，而后等待响应。
• ②服务器向客户端返回一个响应，表示收到了取消连接的请求，之后服务器开始处理数据。
• ③服务器将数据处理完毕后，再次向客户端发出确认取消信息。
• ④客户端再次发送确认消息，连接取消。

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3. InetAddress类

InetAddress类的使用：

• static InetAddress getByName(String host)：获取主机名称的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。

• /**
   * @author .29.
   * @create 2023-10-20 15:51
   */
  public class InetAddressDemo {
      public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
          //1. 获取InetAddress对象（一台设备的对象），传入的可以是IP地址，也可以是机器名称
          InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("LAPTOP-TB1IVJR9");
          System.out.println(inetAddress); // LAPTOP-TB1IVJR9/192.168.88.1
  
          InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("192.168.88.1");
          System.out.println(inetAddress2); // /192.168.88.1
  
          //2. 获取InetAddress对象的设备名称
          String hostName = inetAddress.getHostName();
          System.out.println(hostName); // LAPTOP-TB1IVJR9
  
          //3. 获取InetAddress对象的ip地址字符串
          String hostAddress = inetAddress.getHostAddress();
          System.out.println(hostAddress); // 192.168.88.1
      }
  }
  
  

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