Java语言第七篇网络编程

网络编程

网络编程:在网络通信协议下，不同计算机上运行的程序，可以进行数据传输

网络编程三要素
IP地址:设备在网络中的地址，是唯一的标识。是分配给上网设备的数字标签。
端口: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，常见的协议有UDP协议和TCP协议。

IP地址

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：是回送地址也称本地回环地址，可以代表本机的IP地址，一般用来测试使用

加一个ipv4的分类,需要讲A-E,IP组成为:网络号 + 主机号广域网 城域网 局域网最大的广域网是因特网
添加组播地址,广播地址

InetAddress 的使用:此类表示Internet协议（IP）地址

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

端口

端口：应用程序在设备中唯一的标识。
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或者应用。我们自己使用1024以上的端口号就可以了。注意：一个端口号只能被一个应用程序使用。

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是面向无连接通信协议。速度快，有大小限制一次最多发送64K，数据不安全，易丢失数据。

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。速度慢，没有大小限制，数据安全。

UDP通信程序

UDP发送数据

• 创建发送端的DatagramSocket对象
• 创建数据，并把数据打包(DatagramPacket)
• 调用DatagramSocket对象的方法发送数据
• 释放资源

UDP接收数据

• 创建接收端的DatagramSocket对象
• 创建一个箱子，用于接收数据
• 调用DatagramSocket的方法接收数据并将数据放入箱子中
• 解析数据包，并把数据在控制台显示
• 释放资源

UDP的三种通信方式
⚫ 单播
⚫ 组播
⚫ 广播

UDP通信组播代码实现
组播地址：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
其中224.0.0.0 ~ 224.0.0.255 为预留的组播地址

单播的发送端
① 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
② 创建数据，并把数据打包(DatagramPacket)
③ 调用DatagramSocket对象的方法发送数据
注意：在单播中，这里是发给指定IP的电脑但是在组播当中，这里是发给组播地址
④ 释放资源

单播的接收端：
① 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
② 创建一个箱子，用于接收数据DatagramPacket dp = new DatagramPacket(new byte[1024], 1024);
③ 调用DatagramSocket的方法接收数据并将数据放入箱子中ds.receive(dp);
④ 解析数据包，并把数据在控制台显示byte[] data = dp.getData();System.out.println(new String(data,0,dp.getLength()));new MulticastSocket(10086);
⑤ 释放资源

UDP通信广播代码实现
① 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
② 创建数据，并把数据打包(DatagramPacket)
③ 调用DatagramSocket对象的方法发送数据
注意：在单播中，这里是发给指定IP的电脑但是在广播当中，这里是发给广播地址
④ 释放资源

广播地址：255.255.255.255

TCP通信程序

TCP通信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。

TCP发送数据步骤
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()

TCP接收数据
① 创建服务器端的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，并把数据显示在控制台InputStream getInputStream()
④ 释放资源void close()

三次握手

• 客户端向服务器发出连接请求等待服务器确认
• 服务器向客户端返回一个响应告诉客户端收到了请求
• 客户端向服务器再次发出确认信息连接建立

四次挥手

• 客户端向服务器发出取消连接请求
• 服务器向客户端返回一个响应表示收到,客户端取消请求
• 服务器向客户端发出确认取消信息
• 客户端再次发送确认消息,连接取消

服务器端优化

• 服务器只能处理一个客户端请求，接收完一个图片之后，服务器就关闭了。改进:循环
• 第二次上传文件的时候，会把第一次的文件给覆盖。改进:UUID. randomUUID()方法生成随机的文件名
• 使用循环虽然可以让服务器处理多个客户端请求。但是还是无法同时跟多个客户端进行通信。改进:开启多线程处理
• 使用多线程虽然可以让服务器同时处理多个客户端请求。但是资源消耗太大。改进:加入线程池

NIO

我们之前学习的IO，称之为：BIO（Blocking IO）阻塞型IO。NIO（Non Blocking IO） 非阻塞性IO

BIO与NIO的区别

• 区别一：BIO是阻塞的，NIO是非阻塞的
• 区别二：BIO是面向流的，NIO是面向缓冲区的BIO中数据传输是单向的，NIO中的缓冲区是双向的

NIO之缓冲区

static ByteBuffer allocate(长度) 创建byte类型的缓冲区
static ByteBuffer wrap(byte[] array) 创建一个有内容的byte类型缓冲区

• capacity：容量（长度）
• limit： 界限（最多能读/写到哪里）
• posotion：位置（读/写哪个索引）

将数据添加到缓冲区

获取缓冲区中的数据

rewind() 将position设置为0，可以重复读
clear() 数据读写完毕（读->写）
array() 将缓冲区转换成字节数组返回

获取缓冲区里面数据之前，需要调用flip方法
再次写数据之前，需要调用clear方法，但是数据还未消失，等再次写入数据，被覆盖了才会消失。

NIO之通道

• 打开一个服务端通道
• 绑定对应的端口号
• 通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞
• 此时没有门卫大爷，所以需要经常看一下有没有连接发过来没？
• 如果有客户端来连接了，则在服务端通道内部，再创建一个客户端通道，相当于是客户端通道的延伸
• 客户端将缓冲区通过通道传递给服务端
• 服务端创建一个空的缓冲区装数据并输出

NIO之选择器

• Selector选择器对象
• SelectionKey绑定通道后返回的key
• SelectableChannel能使用选择器的通道SocketChannel,ServerSocketChannel

选择器改写服务端

• 打开一个服务端通道(open)
• 绑定对应的端口号
• 通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞
• 打开一个选择器（门卫大爷）以上步骤中，服务端通道和门卫大爷还没有任何关系
• 将选择器绑定服务端通道，并监视服务端是否准备好
• 如果有客户端来连接了，大爷会遍历所有的服务端通道，谁准备好了，就让谁来连接连接后，在服务端通道内部，再创建一个客户端延伸通道
• 如果客户端把数据传递过来了，大爷会遍历所有的延伸通道，谁准备好了，谁去接收数据
• 选择器监视客户端通道
• 选择器监视服务端通道
• 选择器监视客户端延伸通道

非阻塞的HTTP服务器

就是NIO服务器.HTTP：互联网传输数据的一种规则

HTTP协议
是互联网传输数据的一种规则。是基于TCP/IP协议由请求和响应组成

URL统一资源定位符
组成:协议 域名 端口号 请求资源路径（URI统一资源标识符）

抓包工具

HTTP请求协议

• 请求行
  • 请求方式 get post
  • URI 如果省略就是默认资源
  • 协议版本 HTTP1.1
• 请求头部
  • Host用来指定请求的服务端地址
  • Connection取值为keep-alive表示需要持久连接
  • User-Agent客户端的信息
  • Accept指定客户端能够接收的内容类型
  • Accept-Encoding指定浏览器可以支持的服务器返回内容压缩编码类型
  • Accept-Language浏览器可接受的语言
• 请求空行 空行
• 请求体 GET没有请求体

HTTP响应协议

• 响应行
  • 协议版本HTTP1.1
  • 响应状态码200，404，500
  • 状态消息状态码对应的消息
• 响应头部
  • Content-Type
    • text/html ----> 文本类型
    • image/png ----> png格式文件
    • image/jpeg ----> jpg格式文件
• 响应空行 空行
• 响应体

HTTP服务器
封装请求头
封装响应