第二十一章网络通信
网络程序设计基础
局域网与互联网
为了实现两台计算机的通信，必须用一个网络线路连接两台计算机。如下图所示
网络协议
1.IP协议
IP是Internet Protocol的简称，是一种网络协议。Internet 网络采用的协议是TCP/IP协议，其全称是Transmission Control Protocol/Internet Protocol。Internet 依靠TCP/IP协议，在全球范围内实现了不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统间的互联。在Internet 网络上存在着数以亿计的主机，每台主机都用网络为其分配的 Internet 地址代表自己，这个地址就是I地址。到目前为止，I地址用4个字节，也就是32位的二进制数来表示，称为IPv4。为了便于使用，通常取用每个字节的十进制数，并且每个字节之间用圆点隔开来表示I地址，如192.168.1.1。现在人们正在试验使用16个字节来表示I地址，这就是IPv6，但IPv6还没有投入使用。
TCP/IP 模式是一种层次结构，共分为4层，分别为应用层、传输层、互联网层和网络层。各层实现特定的功能，提供特定的服务和访问接口，并具有相对的独立性，如图所示。
2. TCP与UDP协议
在TCPAIP 协议栈中，有两个高级协议是网络应用程序编写者应该了解的，即传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)与用户数据报协议（User Datagram Protocol， UDP）。
TCP 协议是一种以固接连线为基础的协议，它提供两台计算机间可靠的数据传送。TCP可以保证数据从一端送至连接的另一端时，能够确实送达，而且抵达的数据的排列顺序和送出时的顺序相同。因此，TCP协议适合可靠性要求比较高的场合。就像拨打电话，必须先拨号给对方，等两端确定连接后，相互才能听到对方说话，也知道对方回应的是什么。
HTTP、FTP 和Telnet 等都需要使用可靠的通信频道。例如，HTTP从某个URL读取数据时，如果收到的数据顺序与发送时不相同，可能就会出现一个混乱的HTML文件或是一些无效的信息。
UDP是无连接通信协议，不保证数据的可靠传输，但能够向若干个目标发送数据，或接收来自若干个源的数据。UDP以独立发送数据包的方式进行。这种方式就像邮递员送信给收信人，可以寄出很多信给同一个人，且每一封信都是相对独立的，各封信送达的顺序并不重要，收信人接收信件的顺序也不能保证与寄出信件的顺序相同。
UDP 协议适合于一些对数据准确性要求不高，但对传输速度和时效性要求非常高的网站，如网络聊天室、在线影片等。这是由于TCP协议在认证上存在额外耗费，可能使传输速度减慢，而UDP协议即使有一小部分数据包遗失或传送顺序有所不同，也不会严重危害该项通信。
端口与套接字
一般而言，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，这就是端口。网络程序设计中的端口（port）并非真实的物理存在，而是一个假想的连接装置。端口被规定为一个在0~65535的整数。HTTP服务一般使用80端口,FTP 服务使用21端口。假如一台计算机提供了HTTP、FTP等多种服务，那么客户机会通过不同的端口来确定连接到服务器的哪项服务上，如图所示。
通常，0~1023的端口数用于一些知名的网络服务和应用，用户的普通网络应用程序应该使用1024以上的端口数，以避免端口号与另一个应用或系统服务所用端口冲突。
网络程序中的套接字（Socket）用于将应用程序与端口连接起来。套接字是一个假想的连接装置，就像插座一样可连接电器与电线，如图所示。
Java 将套接字抽象化为类，程序设计者只需创建Socket类对象，即可使用套接字。
TCP程序
TCP网络程序设计是指利用Socket 类编写通信程序。利用TCP协议进行通信的两个应用程序是有主次之分的，一个称为服务器程序，另一个称为客户机程序，两者的功能和编写方法大不一样。服务器端与客户端的交互过程如图所示。
- 服务器程序创建一个 ServerSocket（服务器端套接字）对象，调用accept0方法等待客户机来连接
- 客户端程序创建一个Socket对象，请求与服务器建立连接
- 服务器接收客户机的连接请求，同时创建一个新的Socket 对象与客户建立连接。随后服务器继续等待新的请求
InetAddress 类
java.net包中的InetAddress类是与IP地址相关的类，利用该类可以获取IP地址、主机地址等信息。
ServerSocket 类
- ServerSocker 类的构造方法通常会抛出1OException异常，具体有以下几种形式：
- ServerSocket()：创建非绑定服务器套接字。
- ServerSocket(int port)：创建绑定到特定端口的服务器套接字。
- ServerSocket(int port, int backlog）：利用指定的backlog创建服务器套接字，并将其绑定到指定的本地端口号上。
- ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddress)：使用指定的端口、侦听backlog和要绑定到的本地IP地址创建服务器。这种情况适用于计算机上有多块网卡和多个I地址的情况，用户可以明确规定ServerSocket在哪块网卡或哪个IP地址上等待客户的连接请求。
ServerSocket 类的常用方法如表21.2所示。
TCP网络程序设计
编写客户端程序，将用户在文本框中输入的信息发送至服务端，并将文本框中输入的信息显示再客户端的文本域中。
UDP程序
基于 UDP通信的基本模式如下：
- 将数据打包（称为数据包），然后将数据包发往目的地。
- 接收别人发来的数据包，然后查看数据包。
发送数据包的步骤如下：
（1）使用DatagramSocketO创建一个数据包套接字。
（2)使用DatagramPacket(byte[] buf,int offset, int length,InetAddress address,int port)创建要发送的数据包。
（3)使用DatagramSocket 类的sendO方法发送数据包。
接收数据包的步骤如下：
（1）使用DatagramSocket(int port)创建数据包套接字，绑定到指定的端口。
(2）使用 DatagramPacket(byte buf, int length)创建字节数组来接收数据包。
（3）使用DatagramPacket 类的receive0方法接收UDP包。
DatagramPacket类
java.net 包的DatagramPacket 类用来表示数据包。DatagramPacket 类的构造方法如下:
- DatagramPacket(byte[] buf, int length)
- DatagramPacket(bytel] buf, int length, InetAddress address, int port)
第一种构造方法在创建DatagramPacket 对象时，指定了数据包的内存空间和大小。
第二种构造方法不仅指定了数据包的内存空间和大小，还指定了数据包的目标地址和端口。
DatagramSocker 类
- java.net 包中的()
- DatagramSocket(int port)
- DatagramSocket(int port, InetAddress addr)
第一种构造方法创建DatagramSocket对象，构造数据报套接字，并将其绑定到本地主机任何可用的端口上。
第二种构造方法创建DatagramSocket对象，创建数据报套接字，并将其绑定到本地主机的指定端口上。
第三种构造方法创建DatagramSocket对象，创建数据报套接字，并将其绑定到指定的端口和指定的本地地址上。第三种构造函数适用于有多块网卡和多个I地址的情况。
UDP网络程序设计
（1）广播主机程序不断地向外播放信息
（2）接收广播程序。单机“开始接收”按钮，系统开始接收主机播出的信息；单机“停止接收”按钮，系统停止接收广播主机播出的信息。