Java基础--------网络编程

（参考http://www.cnblogs.com/xdp-gacl/p/3631965.html  点击打开链接，以此为模板 自己做了整理、修改）

目录

一. 网络的概念

二. 网络通信协议及接口

2.1 通信协议分层思想

2.2 参考模型

三. IP 协议

四. TCP 和 UDP 协议

五. Socket 编程

5.1 Tcp Socket 通信模型

5.2 Socket 使用案例

六. 小结

6.1客户端网络编程步骤 

6.2 服务器端网络编程步骤 

---

一. 网络的概念

首先理清一个概念：网络编程 ！= 网站编程，网络编程现在一般称为TCP/IP编程。

二. 网络通信协议及接口

2.1 通信协议分层思想

同层次之间可以通信，上一层可以调用下一层。

2.2 参考模型

物理层：

物理层处于OSI的最底层，是整个开放系统的基础。物理层涉及通信信道上传输的原始比特流(bits)，它的功能主要是为数据端设备提供传送数据的通路以及传输数据。

数据链路层：

数据链路层的主要任务是实现计算机网络中相邻节点之间的可靠传输，把原始的、有差错的物理传输线路加上数据链路协议以后，构成逻辑上可靠的数据链路。需要完成的功能有链路管理、成帧、差错控制以及流量控制等。其中成帧是对物理层的原始比特流进行界定，数据链路层也能够对帧的丢失进行处理。

网络层：

网络层涉及源主机节点到目的主机节点之间可靠的网络传输，它需要完成的功能主要包括路由选择、网络寻址、流量控制、拥塞控制、网络互连等。

传输层：

传输层起着承上启下的作用，涉及源端节点到目的端节点之间可靠的信息传输。传输层需要解决跨越网络连接的建立和释放，对底层不可靠的网络，建立连接时需要三次握手，释放连接时需要四次挥手。

会话层：

会话层的主要功能是负责应用程序之间建立、维持和中断会话，同时也提供对设备和结点之间的会话控制，协调系统和服务之间的交流，并通过提供单工、半双工和全双工3种不同的通信方式，使系统和服务之间有序地进行通信。

表示层：

表示层关心所传输数据信息的格式定义，其主要功能是把应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式，提供字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示。

应用层：

应用层为OSI的最高层，是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。

三. IP 协议

每个人的电脑都有一个独一无二的IP地址，这样互相通信时就不会传错信息了。
IP地址是用一个点来分成四段的，在计算机内部IP地址是用四个字节来表示的，一个字节代表一段，每一个字节代表的数最大只能到达255。

四. TCP 和 UDP 协议

TCP和UDP位于同一层，都是建立在IP层的基础之上。由于两台电脑之间有不同的IP地址，因此两台电脑就可以区分开来，也就可以互相通话了。通话一般有两种通话方式：第一种是TCP，第二种是UDP。TCP是可靠的连接，TCP就像打电话，需要先打通对方电话，等待对方有回应后才会跟对方继续说话，也就是一定要确认可以发信息以后才会把信息发出去。TCP上传任何东西都是可靠的，只要两台机器上建立起了连接，在本机上发送的数据就一定能传到对方的机器上。UDP就好比发电报，发出去就完事了，对方有没有接收到它都不管，所以UDP是不可靠的。TCP传送数据虽然可靠，但传送得比较慢，UDP传送数据不可靠，但是传送得快。

五. Socket 编程

一般的网络编程都称为Socket编程，Socket的英文意思是“插座”。

两台电脑都安装上一个插座，然后使用一根线的两端插到两台电脑的插座上，这样两台电脑就建立好了连接。这个插座就是Socket。

因为互相之间都能互相通信，我说你是我的Server只是从逻辑意义上来讲，我应该把东西先发到你那里去，然后由你来处理，转发。所以你叫Server。但从技术意义上来讲，只有TCP才会分Server和Client。对于UDP来说，从严格意义上来讲，并没有所谓的Server和Client。TCP的Server的插座就叫ServerSocket，Client的插座就叫Socket。

两台计算机互相连接，那么首先必须得知道它们的IP地址，但是只提供IP地址是不够的，还必须要有连接的端口号，也就是要连接到哪个应用程序上。简单来说，IP地址对应的是某台计算机，而端口号对应的是某台计算机上的某个具体的应用程序。

端口号是用来区分一台机器上不同的应用程序的。端口号在计算机内部是占2个字节，16bit。一台机器上最多有65536个端口号。一个应用程序可以占用多个端口号。端口号如果被一个应用程序占用了，那么其他的应用程序就无法再使用这个端口号了。记住一点，我们编写的程序要占用端口号的话占用1024以上的端口号，1024以下的端口号不要去占用，因为系统有可能会随时征用。端口号本身又分为TCP端口和UDP端口，TCP的8888端口和UDP的8888端口是完全不同的两个端口。TCP端口和UDP端口都有65536个，2的16次方。

5.1 Tcp Socket 通信模型

5.2 Socket 使用案例

服务器端ServerSocket：

 import java.net.*;
 import java.io.*;
 public class TestServerSocket{
         public static void main(String args[]) throws Exception{
                 ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);
                 /*创建一个ServerSocket对象时往往会给它指定一个端口号
                 指定端口号的意思是这个new出来的ServerSocket对象要使用的
                 是哪一个端口号，通过哪一个端口号来监听客户端的连接
                 因此指定一个端口号的意义就是为了告诉计算机ServerSocket对象
                 在哪个地方监听客户端的连接*/
                 /*服务器端接收客户端连接的请求是不间断地接收的，所以服务器端的
                 编程一般都是死循环，永不休止地运行着。*/
                 while(true){
                             Socket s = ss.accept();
                             /*在服务器端调用accept()方法接受客户端的连接对象,accept()方法是
                             一个阻塞式方法，一直在傻傻地等待着是否有客户端申请连接上来
                             然后服务器端的Socket插座就和客户端的Socket插座建立了连接了*/
                             /*客户端能否连接上服务器端，取决于服务器端是否接受客户端的连接请求
                             如果接受了客户端的连接请求，那么在服务器端就安装上一个Socket插座
                             通过这个插座与连接上的客户端就可以建立连接，互相通信了*/
                             System.out.println("A Client Connected!");
                             /*使用InputStream流接收从客户端发送过来的信息，使用DataInputStream数据流处理接收到的信息*/
                 			   DataInputStream dis = new DataInputStream(s.getInputStream());
                             /*使用readUTF(方法将接收到的信息全部读取出来，存储到变量str里面
                             readUTF()方法也是一个阻塞式方法，会傻傻地等待客户端发送信息过来，然后将接收到的信息读取出来
                             如果客户端不写东西过来，它就一直在服务器端傻傻地等待着，直到客户端写东西过来为止
                             堵塞式的方法效率往往是不高的,比如说一个客户端连接上来了，但是它迟迟不发送信息，
                             那么服务器端的程序就阻塞住了，这样另外一个客户端就连接不上来了，因为另外一个客户端要想连接
                             上服务器端，就必须得在服务器端调用accept()方法，可accept()方法必须得在下一次循环时才能够被
                             调用，现在服务器端的程序运行到调用readUTF()这个方法时就阻塞住了，它要等待着已经连接上来的
                             那个客户端发送信息过来后将信息读取出来，如果客户端一直不发信息到服务器端，那么readUTF()方法
                             就一直无法读取到信息，那么服务器端的程序会阻塞在这里，无法进行下次循环，这样其他的客户端就
                             无法连接到服务器端了*/
                             String str = dis.readUTF();
                             System.out.println(str);
                     }
             }
     }

客户端Socket:

 import java.net.*;
 import java.io.*;
 public class TestClientSocket{
     public static void main(String args[]) throws Exception{
         Socket s = new Socket("127.0.0.1",6666);
         /*Client申请连接到Server端上*/
         /*连接上服务器端以后，就可以向服务器端输出信息和接收从服务器端返回的信息
         输出信息和接收返回信息都要使用流式的输入输出原理进行信息的处理*/
         /*这里是使用输出流OutputStream向服务器端输出信息*/
         OutputStream os = s.getOutputStream();
         DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
         Thread.sleep(30000);/*客户端睡眠30秒后再向服务器端发送信息*/
         dos.writeUTF("Hello Server!");
     }
 }

客户端通过端口6666向服务器端请求连接，服务器端接受客户端的连接请求以后，就在服务器端上安装一个Socket，然后让这个Socket与客户端的Socket连接，这样服务器端就可以与客户端互相通信了，当有另外一个客户端申请连接时，服务器端接受了以后，又会安装另外一个Socket与这个客户端的Socket进行连接。

六. 小结

网络编程步骤 。按照前面的基础知识介绍，无论使用TCP方式还是UDP方式进行网络通讯，网络编程都是由客户端和服务器端组成，所以，下面介绍网络编程的步骤时，均以C/S结构为基础进行介绍。 

6.1客户端网络编程步骤 

客户端是指网络编程中首先发起连接的程序，客户端一般实现程序界面和基本逻辑实现，在进行实际的客户端编程时，无论客户端复杂还是简单，以及客户端实现的方式，客户端的编程主要由三个步骤实现： 

1.）建立网络连接 

客户端网络编程的第一步都是建立网络连接。在建立网络连接时需要指定连接的服务器的IP地址和端口号，建立完成以后，会形成一条虚拟的连接，后续的操作就可以通过该连接实现数据交换了。 

2.）交换数据 

连接建立以后，就可以通过这个连接交换数据了，交换数据严格要求按照请求响应模型进行，由客户端发送一个请求数据到服务器，服务器反馈一个响应数据后给客户端，如果客户端不发送请求则服务器就不响应。 

根据逻辑需要，可以多次交换数据，但是还是必须遵循请求响应模型。 

3.）关闭网络连接 

在数据交换完成后，关闭网络连接，释放程序占用的端口、内存等系统资源，结束网络编程。 
最基本的步骤一般都是这三个步骤，在实际实现时，步骤2会出现重复，在进行代码组织时，由于网络编程是比较耗时的操作，所以一般开启专门的现场进行网络通讯。

6.2 服务器端网络编程步骤 

服务器是指网络编程中被等待连接的程序，服务器端一般实现程序的核心逻辑以及数据存储等核心功能。服务器端的编程步骤和客户端不同，是由四个步骤实现，依次是： 

1.）监听端口 

服务器端属于被动等待连接，所以服务器端启动以后，不需要发起连接，而只需要监听本地计算机的某个固定端口即可。这个端口就是服务器端开放给客户端的端口，服务器端程序运行的本地计算机的IP地址就是服务器端程序的IP地址。 

2.）获得连接 

当客户端连接到服务器端时，服务器端就可以获得一个连接，这个连接包含客户端信息，例如客户端IP地址等，服务器端和客户端通过该连接进行数据交换。 

一般在服务器端编程中，当获得连接时，需要开启专门的线程处理该连接，每个连接都由独立的线程实现。 

3.）交换数据 

服务器端通过获得的连接进行数据交换。服务器端的数据交换步骤是首先接收客户端发送过来的数据，然后进行逻辑处理，再把处理以后的结果数据发送给客户端。简单来说，就是先接收再发送，这个和客户端的数据交换顺序不同。 

其实，服务器端获得的连接和客户端的连接是一样的，只是数据交换的步骤不同。当然，服务器端的数据交换也是可以多次进行的。在数据交换完成以后，关闭和客户端的连接。 

4.）关闭连接 

当服务器程序关闭时，需要关闭服务器端，通过关闭服务器端使得服务器监听的端口以及占用的内存可以释放出来，实现了连接的关闭。 

其实服务器端编程的模型和呼叫中心的实现是类似的，例如移动的客服电话10086就是典型的呼叫中心，当一个用户拨打10086时，转接给一个专门的客服人员，由该客服实现和该用户的问题解决，当另外一个用户拨打10086时，则转接给另一个客服，实现问题解决，依次类推。 

在服务器端编程时，10086这个电话号码就类似于服务器端的端口号码，每个用户就相当于一个客户端程序，每个客服人员就相当于服务器端启动的专门和客户端连接的线程，每个线程都是独立进行交互的。 

这就是服务器端编程的模型，只是TCP方式是需要建立连接的，对于服务器端的压力比较大，而UDP是不需要建立连接的，对于服务器端的压力比较小罢了。 

其实，基础的网络编程本身不难，也不需要很多的基础网络知识，只是由于编程的基础功能都已经由API实现，而且需要按照固定的步骤进行，所以在入门时有一定的门槛。

------------------------------------------------------------------ 我是低调的分隔线  ----------------------------------------------------------------------

                                                                                                                                     吾欲之南海，一瓶一钵足矣...

好文推荐：B站韩顺平java学习笔记（二十）-- 网络编程 章节_韩顺平java网络编程_一颗毛李子的博客-CSDN博客