网络通信(network communications)

概述

网络编程：可以让设备中的程序与网络上其他设备中的程序进行数据交互（实现网络通信的）

基本的通信架构

●基本的通信架构有2种形式：CS架构( Client客户端/Server服务端)、BS架构（Browser浏览器/Server服务端）

        网络通信三要素：IP地址（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（连接和数据在网络中传输的规则）

IP地址

概述

        IP (Internet Protocol)：全称”互联网协议地址”，是分配给上网设备的唯一 标志。

        IP地址有两种形式：IPV4、 IPv6

        IPv4：32bit(4字节)，点分十进制表示法（xxx.xxx.xxx）

        IPv6：共128位，分成8段表示，每段每四位编码成一个十六进制位表示， 数之间用冒号(: )分开。

        公网IP：是可以连接互联网的IP地址;内网|P：也叫局域网IP，只能组织机构内部使用。

        192.168.开头的就是常见的局域网地址，范围即为192.1 68.0.0--192.1 68.255.255，专门为组织机构内部使用。

        特殊IP地址：127.0.0.1、localhost 代表本机IP，只会寻找当前所在的主机。

        IP常用命令：ipconfig（查看本机IP地址），ping IP地址（检查网络是否连通）

InetAddress

在Java中InetAddress代表IP地址。

InetAddress的常用方法	说明
public static InetAddress getLocalHost()	获取本机IP，会以一个inetAddress的对象返回
public static InetAddress getByName (String host)	根据ip地址或者域名，返回一-个inetAdress对象
public String getHostName()	获取该ip地址对象对应的主机名。
public String getHostAddress()	获取该ip地址对象中的ip地址信息。
public boolean isReachable(int timeout )	在指定毫秒内，判断主机与该ip对应的主机是否能连通

端口号

        标记正在计算机设备上运行的应用程序的，被规定为一个16位的二进制，范围是0~65535。

        分类：周知端口、周知端口、周知端口。

• 周知端口：0~1023，被预先定义的知名应用占用（如：HTTP占用80，FTP占用21）
• 注册端口：1024~49151，分配给用户进程或某些应用程序。
• 动态端口：49152到65535，之所以称为动态端口，是因为它一般不固定分配某种进程，而是动态分配。

        注意：我们自己开发的程序一般选择使用注册端口，且一个设备中不能出现两个程序的端口号一样，否则出错。

协议

概述

        网络上通信的设备，事先规定的连接规则，以及传输数据的规则被称为网络通信协议。

        OSI网络参考模型：全球网络互联标准。

        TCP/IP网络模型：事实上的国际标准。

OSI网络参考模型	TCP/IP网络模型	各层对应	面向操作
应用层	应用层	HTTP、FTP、SMTP...	应用程序需要关注的：浏览器，邮箱。程序员一般在这一层开发
表示层
会话层
传输层	传输层	UDP、TCP...	选择使用的TCP , UDP协议
网络层	网络层	IP...	封装源和目标IP
数据链路层	数据链路层+物理	比特流...	物理设备中传输
物理层

 UDP

快速入门

UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议

        特点：无连接、不可靠通信。通信效率高！

        不事先建立连接，数据按照包发，一包数据包含：自己的IP、程序端口，目的地IP、程序端口和数据(限制在64KB内)等。

        发送方不管对方是否在线，数据在中间丢失也不管，如果接收方收到数据也不返回确认，故是不可靠的。

        Java提供了一个java.net.DatagramSocket类来实现UDP通信。

DatagramSocket

        DatagramSocket用于创建客户端、服务端

构造器	说明
public DatagramSocket()	创建客户端的Socket对象，系统会随机分配一个端口号。
public DatagramSocket(int port)	创建服务端的Socket对象，并指定端口号

方法	说明
public void send(DatagramPacket dp)	发送数据包
public void receive(DatagramPacket p)	使用数据包接收数据

         用完后要释放资源

DatagramPacket

         DatagramPacket：创建数据包

构造器	说明
public DatagramPacket(byte[ ] buf, int length, InetAddress address, int port)	创建发出去的数据包对象。
public DatagramPacket(byte[ ] buf, int length)	创建用来接收数据的数据包

 public DatagramPacket(byte[ ] buf, int length, InetAddress address, int port)

• 参数一（byte[ ] buf）：封装要发出去的数据。
• 参数二（nt length）：发送出去的数据大小(字节个数)。
• 参数三（InetAddress address）：服务端的IP地址(找到服务端主机)。
• 参数四（ int port）：服务端程序的端口。

方法	说明
public int getLength( )	获取数据包，实际接收到的字节个数

实现步骤

客户端

1. 创建DatagramSocket对象(客户端对象)
2. 创建DatagramPacket对象封装需要发送的数据( 数据包对象)
3. 使用DatagramSocket对象的send方法，传入DatagramPacket对象
4. 释放资源

• 反复发送数据：使用while死循环不断的接收用户的数据输入，如果用户输入的exit则退出程序

服务端

1. 创建DatagramSocket对象并指定端口(服务端对象)
2. 创建DatagramPacket对象接收数据 (数据包对象)
3. 使用DatagramSocket对象的receive方法,传入DatagramPacket对象
4. 释放资源

• 反复接收数据：使用while死循环不断的进行第3步

TCP

快速入门

TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议

        特点：面向连接、可靠通信。通信效率相对不高！

        TCP的最终目的：要保证在不可靠的信道上实现可靠的传输。

        TCP主要有三个步骤实现可靠传输：三次握手建立连接，传输数据进行确认，四次挥手断开连接。

• 可靠连接：确定通信双方，收发消息都是正常无问题的（全双工模式）
• 三次握手：客户端先发出连接请求，服务器端返回一个响应，然后客户端再次发出确认信息，连接建立。
• 传输数据会进行确认，以保证数据传输的可靠性。
• 四次握手：客户端先发出断开连接请求，服务器端返回一个响应：稍等，服务器将最后的数据处理完毕后返回一个响应：确认断开，最后客户端发出正式确认断开连接。

Java提供了一个java.net.Socket类来实现TCP通信 。

客户端开发

        客户端程序就是通过java.net包下的Socket类来实现的。

构造器	说明
public Socket(String host，int port)	根据指 定的服务器ip、端口号请求与服务端建立连接，连接通过，就获得了客户端socket

方法	说明
public OutputStream getOutputStream()	获得字节输出流对象
public InputStream getInputStream()	获得字节输入流对象

        客户端实现步骤

1. 创建客户端的Socket对象，请求与服务端的连接。
2. 使用socket对象调用getOutputStream()方法得到字节输出流。
3. 使用字节输出流完成数据的发送。
4. 释放资源：关闭socket管道。

服务端程序的开发 

●服务端是通过java.net包下的ServerSocket类来实现的。

ServerSocket

构造器	说明
public ServerSocket(int port)	为服务端程序注册端口

方法	说明
public Socket accept()	阻塞等待客户端的连接请求，一旦与某个客户端成功连接，则返回服务端这边的Socket对象。

        服务端实现步骤

1. 创建ServerSocket对象， 注册服务端端口。
2. 调用ServerSocket对象的accept()方法，等待客户端的连接,并得到Socket管道对象。
3. 通过Socket对象调用getInputStream()方法得到字节输入流、完成数据的接收。
4. 释放资源：关闭socket管道

多发多收

1. 客户端使用死循环，让用户不断输入消息。
2. 服务端也使用死循环，控制服务端收完消息，继续等待接收下一个消息。

多用户同时通信

        服务端可以使用多线程，让主线程接收客户端的连接请求，每与一个客户端建立连接都创建一个子线程与之连接。