java网络编程

目录

1. 什么是网络编程?

2. 网络编程三要素

2.1 IP

2.1.1 常见CMD命令

2.1.2 InetAddress

2.2 端口号

2.3 协议

3. UDP通信程序

3.1 UDP的三种通信方式

4. TCP通信程序

4.1 三次握手四次挥手


1. 什么是网络编程?

在网络通信协议下,不同计算机上运行的程序,进行的数据传输。

应用场景:即时通信、网游对战、金融证券、国际贸易、邮件、等等

不管是什么场景,都是计算机跟计算机之间通过网络进行数据传输。

Java中可以使用java.net包下的技术轻松开发出常见的网络应用程序

BS架构(可以通过网页直接访问)

CS架构(需要用户安装APP)

BS架构的优缺点

  • 不需要开发客户端,只需要页面+ 服务端
  • 用户不需要下载,打开浏览器就能使用
  • 如果应用过大,用户体验受到影响

CS架构的优缺点

  • 画面可以做的非常精美,用户体验好
  • 需要开发客户端,也需要开发服务端
  • 用户需要下载和更新的时候太麻烦

CS\BS的区别

  • CS:客户端服务端模式需要开发客户端
  • BS:浏览器服务端模式不需要开发客户端
  • CS:适合定制专业化的办公类软件如: IDEA、网游
  • BS:适合移动互联网应用,可以在任何地方随时访问的系统

2. 网络编程三要素

网络编程三要素:IP、端口号、协议

IP:在网络中的地址,是唯一的标识端口号
端口号: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、TCP、http、https、ftp。

2.1 IP

全称:Internet Protocol,是互联网协议地址,也称IP地址。

是分配给上网设备的数字标签
通俗理解:上网设备在网络中的地址,是唯一的

常见的IP分类:IPv4、IPv6

IPv4

全称:Internet Protocol version 4,互联网通信协议第四版

采用32位地址长度,分成4组

IPv4一共4,294,976,296个(2^32)IP不够用, 2019年11月26日全部分配完毕

所以出现了IPv6(IPv5还未发布就被淘汰)

全称:Internet Protocol version 6,互联网通信协议第六版。

采用128位地址长度,分成8组,一共有2^128个IP。

IPv4的地址分类形式
公网地址(万维网使用)和私有地址(局域网使用)。
192.168.开头的就是私有址址,范围即为192.168.0.0--192.168.255.255,专门为组织机构内部使用,以此节省IP

特殊IP地址
127.0.0.1,也可以是localhost: 是回送地址也称本地回环地址,也称本机IP,永远只会寻找当前所在本机。

假设192.168.162.100 是我电脑的IP,那么这个IP跟127.0.0.1是不一样的

往127.0.0.1发送数据,不会经过路由器

2.1.1 常见CMD命令

  • ipconfig:查看本机IP地址
  • ping:检查网络是否连通

2.1.2 InetAddress

此类表示Internet协议(IP)地址。

Inet4Address , Inet6Address

Inet4Address:该类表示Internet协议版本4(IPv4)地址。

Inet6Address:该类表示Internet协议版本6(IPv6)地址

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;/***  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***/
public class MyInetAddressDemo01 {public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {//获取InetAddress的对象InetAddress addresses1 = InetAddress.getByName("192.168.1.118");//IP地址System.out.println(addresses1); //  /192.168.1.118InetAddress addresses2 = InetAddress.getByName("LAPTOP-B3A26K2U");//主机名称System.out.println(addresses2); // LAPTOP-B3A26K2U/192.168.106.1String hostName = addresses1.getHostName(); //获取此IP地址的主机名System.out.println(hostName);//LAPTOP-B3A26K2UString hostAddress = addresses1.getHostAddress();//返回文本显示中的IP地址字符串System.out.println(hostAddress);//192.168.1.118}
}

2.2 端口号

应用程序在设备中唯一的标识。

端口号:由两个字节表示的整数,取值范围: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
  • 我们使用1024以上的端口号。
  • 一个端口号只能被一个应用程序使用

2.3 协议

数据在网络中传输的规则,常见的协议有UDP、TCP、http、https、ftp。

  • OSI参考模型:世界互联协议标准,全球通信规范,单模型过于理想化,未能在因特网上进行广泛推广
  • TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议):事实上的国际标准。 
OSI参考模型TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型各层对应协议面向哪些
应用层应用层HTTP、FTP、Telnet、 DNS...一把是应用程序需要关注的。
如浏览器,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TCP、UDP...选择传输使用的TCP,UDP协议
网络层网络层IP、ICMP、ARP...封装自己的IP,对方的IP等信息
数据链路层物理+数据链路层硬件设备。
010100101010100101010..
转换成二进制利用物理设备传输
物理层

UDP协议

  • 用户数据报协议
  • 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(面向无连接:数据直接发送,不管对方能不能收到)

TCP协议

  • 传输控制协议
  • 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。(面向连接:确保连接成功才会发送数据)

3. UDP通信程序

发送数据:

创建发送端的DatagramSocket对象
数据打包(DatagramPacket)
发送数据
释放资源

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class SendMessageDemo01 {public static void main(String[] args) throws Exception {//发送数据//1.创建DatagramSocket对象//绑定端口,我们通过这个端口往外发送//空参:所有可用的端口中随机一个进行使用//有参:指定端口进行绑定DatagramSocket socket = new DatagramSocket();//2.打包数据String str = "123456789";byte[] bytes = str.getBytes();InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");int port = 6666;DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, localhost, port);//3.发送数据socket.send(datagramPacket);//4.释放资源socket.close();}
}

接收数据:

创建接收端的DatagramSocket对象
接收打包好的数据
解析数据包
释放资源

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class ReceiveMessageDemo01 {public static void main(String[] args) throws Exception {//接收数据//1.创建DatagramSocket对象//绑定端口//绑定的端口必须和发送的端口保持一致DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);//2.接收数据包byte[] bytes = new byte[1024];DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);//该方法是阻塞的socket.receive(datagramPacket);//3.解析数据包byte[] data = datagramPacket.getData();int len = datagramPacket.getLength();InetAddress address = datagramPacket.getAddress();int port = datagramPacket.getPort();System.out.println("接收到数据" + new String(data, 0, len));System.out.println("该数据是从" + address + "这台电脑中的" + port + "这个端口发出的");//4.释放资源socket.close();}
}

 例如:聊天室

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Scanner;public class SendMessageDemo02 {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建DatagramSocket对象DatagramSocket socket = new DatagramSocket();//2.打包数据Scanner sc = new Scanner(System.in);while (true) {System.out.println("输入你要说的话");String str = sc.nextLine();if ("888".equals(str)) {break;}byte[] bytes = str.getBytes();InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");int port = 6667;DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);//3.发送数据socket.send(dp);}//4.释放资源socket.close();}
}
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;public class ReceiveMessageDemo02 {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建DatagramSocket对象DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6667);//2.接收数据包byte[] bytes = new byte[1024];DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);while (true) {socket.receive(dp);//3.解析数据包byte[] data = dp.getData();int len = dp.getLength();String ip = dp.getAddress().getHostAddress();String name = dp.getAddress().getHostName();//4.打印数据System.out.println("ip为:" + ip + ",主机名为:" + name + "发送了数据:" + new String(data, 0, len));}}
}

3.1 UDP的三种通信方式

单播、组播、广播

单播:发送端给一台电脑发送数据

组播:发送端给一组电脑发送数据

广播:发送端给局域网中所有电脑发送数据

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

广播地址: 255.255.255.255

组播:一个发送端SendMessageDemo03,多个接收端ReceiveMessageDemo03

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;public class SendMessageDemo03 {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建MulticastSocket对象MulticastSocket ms = new MulticastSocket();//2.打包数据String str = "123211";byte[] bytes = str.getBytes();InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");int port = 6668;DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);//3.发送数据ms.send(dp);//4.释放资源ms.close();}
}
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;public class ReceiveMessageDemo03 {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建MulticastSocket对象MulticastSocket ms = new MulticastSocket(6668);//2.将当前主机添加到224.0.0.1的这一组中InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");ms.joinGroup(address);//3.接收数据包byte[] bytes = new byte[1024];DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);ms.receive(dp);//4.解析数据包byte[] data = dp.getData();int len = dp.getLength();String ip = dp.getAddress().getHostAddress();String name = dp.getAddress().getHostName();//5.打印数据System.out.println("ip为:" + ip + ",主机名为:" + name + "发送了数据:" + new String(data, 0, len));ms.close();}}

多个接收端都能接收到数据 

如果将其中一个接收的ip改为:224.0.0.2,改的那个就接受不到数据

广播:只需要将上面聊天室的代码的localhost改为255.255.255.255

4. 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I0流来进行网络通信

客户端Socket
创建客户端的Socket对象(Socket)与指定服务端连接:Socket(string host, int port)
获取输出流,写数据:Outputstream getoutputstream()

释放资源:void close()

服务器:ServerSocket
创建服务器端的Socket对象(ServerSocket):ServerSocket(int port)
监听客户端连接,返回一个Socket对象:Socket accept()
获取输入流,读数据,并把数据显示在控制台:Inputstream getInputstream()

释放资源:void close()

例如:

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class Service {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建ServerSocker对象ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6660);//2.监听客户端的连接Socket socket = serverSocket.accept();//3.获取输入流读取数据InputStream is = socket.getInputStream();int b;while ((b = is.read()) != -1) {System.out.println((char) b);}//4.释放资源socket.close();serverSocket.close();}
}
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建Socket对象Socket socket = new Socket("localhost", 6660);//2.获取输出流OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write("我是客户端".getBytes());//3.释放资源os.close();socket.close();}
}

输入是乱码,不能传中文

解决:修改Service

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class Service {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建ServerSocker对象ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6660);//2.监听客户端的连接Socket socket = serverSocket.accept();//3.获取输入流读取数据//InputStream is = socket.getInputStream();//InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);//提高效率//BufferedReader buf = new BufferedReader(isr);BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));int b;while ((b = br.read()) != -1) {System.out.println((char) b);}//4.释放资源socket.close();serverSocket.close();}
}

4.1 三次握手四次挥手

 三次握手为什么是三次,因为有一个反复确认的过程 

综合练习1:多发多收

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;/*** 多发多收* 客户端:多次发送数据* 服务器: 接收多次接收数据,并打印*/
public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建对象绑定端口ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);//2.等待客户端来连接Socket socket = ss.accept();//3.读取数据InputStream is = socket.getInputStream();InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);int b;while ((b = isr.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}//4.释放资源socket.close();ss.close();}
}
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;/*** 多发多收* 客户端:多次发送数据* 服务器: 接收多次接收数据,并打印*/
public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建集合Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 6666);//2.写出数据Scanner sc = new Scanner(System.in);OutputStream os = socket.getOutputStream();while (true) {System.out.println("请输入你要写入的数据");String str = sc.nextLine();if ("888".equals(str)) {break;}os.write(str.getBytes());}//3.释放资源socket.close();}
}

 

 综合练习1:接收和反馈

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;/*** 接收和反馈* 客户端:发送一条数据,接收服务端反馈的消息并打印* 服务器:接收数据并打印,再给客户端反馈消息*/
public class Service {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建对象绑定端口ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);//2.等待客户端来连接Socket socket = ss.accept();//3.读取数据InputStream is = socket.getInputStream();InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);int b;//read方法会从连接通道中读取数据,但是,需要一个结束标记,此处的循环才会停止,否则,程序会一直停在read方法这里等待读取while ((b = isr.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}//4.回写数据String str = "二推拿dfghjk";OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write(str.getBytes());//释放资源ss.close();socket.close();}
}
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;/*** 接收和反馈* 客户端:发送一条数据,接收服务端反馈的消息并打印* 服务器:接收数据并打印,再给客户端反馈消息*/
public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建集合Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 6666);//2.写出数据String str = "sdfgh地方规划局";OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write(str.getBytes());//写一个结束的标记socket.shutdownOutput();//3.接收服务端回写的数据InputStream is = socket.getInputStream();InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);int b;while ((b = isr.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}//释放资源socket.close();}
}

 

 

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