《Java SE》网络编程基础知识归纳。

小黎的培培笔录 2023-04-11 原文

一、网络基本介绍

1、什么是网络通信？

        两台设备之间通过网络实现数据传输，将数据通过网络从一台设备传輸到另一台设备。在java.net包下提供了一系列的类或接口，供程序员使用，完成网络通信。

2、网络

        概念: 两台或多台设备通过一定物理设备连接起来构成了网络
        根据网络的覆盖范围不同，对网络进行分类:
                局域网: 覆盖范围最小，仅仅覆盖一个教室或一个机房
                城域网: 覆盖范围较大，可以覆盖一个城市
                广域网: 覆盖范围最大, 可以覆盖全国，甚至全球，万维网是广域网的代表

3、IP地址

① 概念: 用于唯一标识网络中的每台计算机/主机
        ② 查看ip地址: ipconfig
        ③ ip地址的表示形式: 点分十进制XX.XX.XX.XX

        ④ 每一个十进制数的范围:0~255
        ⑤ ip地址的组成=网络地址+主机地址，比如: 192.168.16.69

        ⑥ iIPV6是互联网工程任务组设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。
        ⑦由于IPV4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。 IPv6的使用, 不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网
的障碍。



▶ IPV4的地址分类

         ▶ 类型的范围

补充特殊：127.0.0.1 表示本机地址

4、域名

        ①例如百度的域名：www.baidu.com
        ②好处: 为了方便记忆, 解决记IP的困难
        ③概念: 将IP地址映射成域名，这里怎么映射上，HTTP协议
        ④端口号

                ▷ 概念: 用于标识计算机上某个特定的网络程序
                ▷ 表示形式: 以整数形式，端口范围0~65535[2个字节表示端口0~2A16-1]
                ▷ 0~1024已经被占用，比如 ssh 22, ftp 21, smtp 25 http 80
                ▷ 常见的网络程序端口号:
                        tomcat: 8080

                        mysqk: 3306

                        oracle: 1521

                        sqlserver: 1433

5、网络通信协议

（1）协议(tcp/ip)：
        TCP/IP (Transmission Control Protocol/internet Protocol)的简写中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、 Internet国际互联网络的基础, 简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。

（2）TCP 和 UDP

     ▶ TCP协议：传输控制协议
① 使用TCP议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道传输前，采用”三次握手”方式，是可靠的

② TCP议进行通信的两个应用进程:客户端、服务端

          ③ 在连接中可进行大数据量的传输

          ④ 传输完毕，需释放已建立的连接，效率低
      ▶ UDP协议：用户数据协议
          ① 将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接，因无需连接，故是不可靠的

          ② 每个数据报的大小限制在64K内，不适合传输大量数据
          ③ 发送数据结束时无需释放资源(因为不是面向连接的)速度快

补充：InetAddress 类

getLocalHost：获取本机InetAddress对象

        getByName：根据指定主机名/域名获取ip地址对象

        getHostName：获取inetAddress对象的主机名

        getHostAddress：获取inetAddress对象的地址

6、Socket

▶ 套接字(Socket)开发网络应用程序被广泛采用，以至于成为事实上的标准

       ▶ 通信的两端都要有Socket, 是两台机器间通信的端点。网络通信其实就是Socket间的通信。
       ▶ Sochet许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket同通IO传输
       ▶ 一般主动发起通信的应用程序属客户端, 等待通信请求的为服务端

二、TCP网络通信编程

1、应用实例1（字节流）

▷ 服务端：

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、在本机的9999端口监听，等待链接
        //   细节：要求本机没有其他服务在监听9999端口
        //   细节：这个ServerSocket 可以通过accept 返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端在监听9999端口，等待连接......");

        //2、当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
        //   如果有程序连接，则返回Socket对象，程序进行执行
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务端 socket = " + socket.getClass());

        //3、通过 读取客户端写入到数据通道的数据，显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        //4、IO读取
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readline = 0;
        while ((readline = inputStream.read(buf)) != -1){
            //根据读取到的实际长度，显示内容
            System.out.println(new String(buf, 0,readline));
        }

        //5、关闭流
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

▷ 客户端：

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //连接服务端（ip ，接口）
        //解析：连接本机的9999端口，如果连接成功，则返回Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客户端 socket = " + socket.getClass());

        //2、连接上后，生成Socket，通过
        //   得到 和 socket对象相关联的输出流对象socket.getOutputStream()
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        //3、通过输出流，写入数据到 数据通道
        outputStream.write("hello,server".getBytes());

        //4、关闭流对象和socket对象
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客户端退出.....");
    }
}

2、应用实例2（字节流）

▷ 服务端：

public class SocketTCP02Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、在本机的9999端口监听，等待链接
        //   细节：要求本机没有其他服务在监听9999端口
        //   细节：这个ServerSocket 可以通过accept 返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端在监听9999端口，等待连接......");

        //2、当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
        //   如果有程序连接，则返回Socket对象，程序进行执行
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务端 socket = " + socket.getClass());

        //3、通过 读取客户端写入到数据通道的数据，显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        //4、IO读取
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readline = 0;
        while ((readline = inputStream.read(buf)) != -1){
            //根据读取到的实际长度，显示内容
            System.out.println(new String(buf, 0,readline));
        }

        //5、获取socket相关联的输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("hello,client".getBytes());

        //设置结束标记
        socket.shutdownOutput();

        //6、关闭流
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        outputStream.close();

    }
}

▷ 客户端：

public class SocketTCP02Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //连接服务端（ip ，接口）
        //解析：连接本机的9999端口，如果连接成功，则返回Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客户端 socket = " + socket.getClass());

        //2、连接上后，生成Socket，通过
        //   得到 和 socket对象相关联的输出流对象socket.getOutputStream()
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        //3、通过输出流，写入数据到 数据通道
        outputStream.write("hello,server".getBytes());

        //设置结束标记
        socket.shutdownOutput();

        //4、获取和socket相关联的输入流数据，读取数据（字节），并显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readline = 0;
        while ((readline = inputStream.read(buf)) != -1){
            System.out.println(new String(buf, 0,readline));
        }

        //5、关闭流对象和socket对象
        outputStream.close();
        socket.close();
        inputStream.close();
        System.out.println("客户端退出.....");
    }
}

3、应用实例3（字符流）

▷ 服务端：

public class SocketTCP03Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、在本机的9999端口监听，等待链接
        //   细节：要求本机没有其他服务在监听9999端口
        //   细节：这个ServerSocket 可以通过accept 返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端在监听9999端口，等待连接......");

        //2、当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
        //   如果有程序连接，则返回Socket对象，程序进行执行
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务端 socket = " + socket.getClass());

        //3、通过 读取客户端写入到数据通道的数据，显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        //4、IO读取，使用字符流
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);//输出


        //5、获取socket相关联的输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //使用字符输出流的方式恢复信息
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello,client 字符流");
        bufferedWriter.newLine();//写入换行符，表示恢复内容结束
        bufferedWriter.flush();//手动刷新

        //设置结束标记
        socket.shutdownOutput();

        //6、关闭流
        bufferedReader.close();
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();

    }
}

▷ 客户端：

public class SocketTCP03Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //连接服务端（ip ，接口）
        //解析：连接本机的9999端口，如果连接成功，则返回Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客户端 socket = " + socket.getClass());

        //2、连接上后，生成Socket，通过
        //   得到 和 socket对象相关联的输出流对象socket.getOutputStream()
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        //3、通过输出流，写入数据到 数据通道,使用字符流
        //outputStream.write("hello,server".getBytes());
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("hello,server 字符流");
        bufferedWriter.newLine();//插入一个换行符，表示写入的内容结束，注意，要求对方使用readline()，结束标识
        bufferedWriter.flush();//如果使用字符流，需要手动刷新，否则数据不会写入数据通道


        //4、获取和socket相关联的输入流数据，读取数据（字节），并显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);


        //5、关闭流对象和socket对象
        bufferedReader.close();
        socket.close();
        bufferedWriter.close();
        System.out.println("客户端退出.....");
    }
}

4、netstat 指令

▷ netstat -an 可以查看当前主机网络情况，包括端口监听情况和网络连接情况

▷ netstat -an | more 可以分页显示要求在dos控制台下执行 win+r
▷说明:
(1)Listening 表示某个端口在监听
(2)如果有一个外部程序(客户端)连接到该端口，就会显示一条连接信息
(3) 可以输入 ctrl + c 退出指令

三、UDP网络通信编程

1、基本介绍

▷ 类 DatagramSocket 和 DatagramPacket（数据包/数据报）实现了基于UDP协议网络程序。
▷ UDP数据报通过数据报套接字DatagramSocket 发送和接收，系统不保证UDP 数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。

▷ DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。
▷ UDP议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接

2、基本流程

        ▷ 核心的两个类/对象 DatagramSocket 与 DatagramPacket
        ▷ 建立发送端，接收端(没有服务端和客户端概念)
        ▷ 发送数据前，建立数据包/报 DatagramPacket对象
        ▷ 调用DatagramSocket 的发送、接收方法
        ▷ 关闭DatagramSocket

3、应用实例

▶ 发送端：

public class UDPSenderB {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //创建DatagramSocket 对象，准备在9998端口 接收数据
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);

        //2、将需要发送的数据，封装到DatagramPacket对象
        byte[] data = "hello 明天吃火锅".getBytes();
        // 封装的DatagramPacket 对象 data 内容字节数组， data.length ，主机（IP），端口
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getLocalHost(), 9999);

        socket.send(packet);

        //接收数据
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);

        System.out.println("等待接收数据...");
        socket.receive(datagramPacket);

        int length = datagramPacket.getLength();
        byte[] data1 = datagramPacket.getData();

        String s = new String(data1 , 0 ,length);
        System.out.println(s);

        //关闭资源
        socket.close();
        System.out.println("B端退出...");
    }
}

▶ 接收端：

public class UDPReceiverA {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //1、创建一个DatagramSocket 对象，准备在9999接收数据
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        //2、构建一个DatagramPacket 对象，准备接收数据
        //   UDP协议中，每个数据包只能是64k
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        //3、调用接收方法，将通过网络传输的DatagramPacket 对象，填充到packet 对象
        //   当有数据包发送到 本机的9999端口时，就会接收数据,否则就会阻塞
        System.out.println("接收端A 等待接收数据...");
        socket.receive(packet);

        //4、可以把packet 进行拆包，取出数据，并显示
        int length = packet.getLength();//实际数据长度
        byte[] data = packet.getData();//接收到的实际数据

        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        //回复信息
        byte[] bytes = "好的，明天见".getBytes();
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getLocalHost(), 9998);
        socket.send(datagramPacket);


        //关闭资源
        socket.close();
        System.out.println("A端退出..");
    }
}

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《Java SE》网络编程基础知识归纳。

一、网络基本介绍

1、什么是网络通信？

2、网络

3、IP地址

4、域名

5、网络通信协议

6、Socket

二、TCP网络通信编程

1、应用实例1（字节流）

2、应用实例2（字节流）

3、应用实例3（字符流）

4、netstat 指令

三、UDP网络通信编程

1、基本介绍

2、基本流程

3、应用实例

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