java:网络编程 - 技术栈

基本的通信架构有两种形式：cs架构（Client客户端/Server服务端），BS架构（Browser浏览器/server服务端）。

网络编程的三要素：Ip,端口，协议

IP:inetAddress的常见方法

端口

[通信协议：UDP TCP](#通信协议：UDP TCP)

基本的通信架构有两种形式：cs架构（Client客户端/Server服务端），BS架构（Browser浏览器/server服务端）。

无论是cs架构，还是bs架构的软件都必须依赖网络编程！

java.net*包下提供了网络编程的解决方案！

网络编程的三要素：Ip,端口，协议

ip地址：设备在网络中的地址，是设备在网络中的唯一标识。

端口：应用程序在设备中的唯一标识。

协议：连接和数据在网络中传输的规则。

ip地址

ipv4，它使用32位地址，四字节，通常以点分十进制显示。

ipv6,他使用128位地址。冒分十六进制表示法。

IP域名：用于在互联网上识别和定位网站的人类可读的名称。

例如：www.baidu.com

DNS域名解析（Domain Name System)

是互联网中用于将域名转换成为对应ip地址的分布式命名系统。它充当了互联网的"电话薄"，将易记的域名映射到数字化的ip地址，使得用户通过域名来访问网站和其他网站资源。

公网ip,内网ip

公网ip：是可以连接到互联网的ip地址。

内网ip:也叫局域网ip,是只能组织机构内部使用的ip地址；例如：192.168. 开头的就是常见的局域网地址，范围为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用。

本机ip

127.0.0.1、localhost:代表本机ip,只会寻找当前程序所在的主机。

ip常见命令

ipconfig：查看本机ip地址。

ping ip地址：检查网络是否联通。

IP:inetAddress的常见方法

|------------------------------------------------------------------------------|------------------------------|
| InetAddress类的常用方法 | 说明 |
| public static InetAddress getLocalHost() throws UnknownHostException | 获得本机ip,返回一个InetAddress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 static InetAddress getByName(String host) throws UnknownHostException | 根据ip地址或者域名，返回一个inetAddress对象 |
| public boolean isReachable(int timeout)throws IOException | 判断主机在指定毫秒内与该IP对应的主机是否能连通 |

java 复制代码

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class InetAddressdemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1. 获取本地主机名
            InetAddress ip1 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println("本地主机信息: " + ip1);
            System.out.println("本地主机的IP地址: " + ip1.getHostAddress());
            System.out.println("本地主机的主机名: " + ip1.getHostName());

            // 2. 获取对方IP对象
            InetAddress ip2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println("对方主机信息: " + ip2);
            System.out.println("对方主机的IP地址: " + ip2.getHostAddress());
            System.out.println("对方主机的主机名: " + ip2.getHostName());

            // 3. 判断主机与对方主机是否互通
            System.out.println("对方主机是否可达: " + ip2.isReachable(5000));
        } catch (UnknownHostException e) {
            System.out.println("无法找到主机: " + e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
运行结果：
本地主机信息: lenovo/192.168.137.1
本地主机的IP地址: 192.168.137.1
本地主机的主机名: lenovo
对方主机信息: www.baidu.com/183.2.172.42
对方主机的IP地址: 183.2.172.42
对方主机的主机名: www.baidu.com
对方主机是否可达: true

Process finished with exit code 0

端口

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

端口分类

周知端口：0到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：我们在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，否则报错。

端口号的作用是什么？

唯一标识正在计算机设备上进行的进程（程序）

一个设备中，能否出现2个应用程序的端口号一样，为什么？

不可以，如果一样会出现端口冲突错误。

通信协议：UDP TCP

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。

开放式网络互联标准：OSI网络参考模型。

TCP/IP网络模型：事实上的国际标志

传输层的2个通信协议

UDP：用户数据报协议

TCP：传输控制协议

UDP：特点：无连接，不可靠通信。

不事先建立连接，数据按照包发，一包数据包含：自己的ip、端口端口、目的地IP，端口和数据（限制在64kb内）。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，固是不可靠的。通信效率高，视频直播。

TCP协议

特点：面向连接。可靠通信。

TCP的最终目的：要保证在不可靠的信道上实现可靠的数据传输。

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。

三次握手建立可靠连接

可靠连接：确保通信的双方首发消息都是没有问题的（全双工）

四次挥手断开连接

UDP通信的实现

UDP：特点：无连接，不可靠通信。

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

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

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，系统会随时分配一个端口号。 |
| 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 |

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) | 创建用来接受数据的数据包 |

客户端

java 复制代码

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Scanner;

public class UDPClientDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //目标：完成UDP通信的多发多收，客户端开发

        DatagramSocket socket=new DatagramSocket();
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        //创建数据包对象封装要发送的数据
        //参数一：要发送的数据
        //参数二：数据长度
        //参数三：目标主机的IP地址
        //参数四：目标主机的端口号
        System.out.println("客户端启动成功");
      while(true) {
          String msg = sc.nextLine();
          if("886".equals(msg))
          {
              System.out.println("客户端退出");
              socket.close();
              break;
          }
          byte[] bytes = msg.getBytes();

          DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length,
                  InetAddress.getLocalHost(), 8080);
          socket.send(packet);

      }
    }
}

服务端

java 复制代码

mport java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class UDPServerDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //目标完成UDP服务器端程序
        //1.定义一个服务器端，并且指定端口号
        System.out.println("服务器端已经启动...");
        DatagramSocket server =new DatagramSocket(8080);
        //2.创建一个数据包，用于封装服务器端接收到的数据
        byte[] data =new byte[1024*64];
        DatagramPacket packet =new DatagramPacket(data,data.length);
        while(true){
            //3.接收客户端发送的数据
            server.receive(packet);
            //4.获取客户端发送的数据
           String data2=new String(data,0,packet.getLength());
           System.out.println("服务器端接收到的数据为:"+data2);
           System.out.println("对方ip："+packet.getAddress().getHostAddress()+"对方端口号："+packet.getPort());

        }
    }
}

TCP通信

TCP的最终目的：要保证在不可靠的信道上实现可靠的数据传输。

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。

三次握手建立可靠连接。

java提供了一个java.net.Socket来实现Tcp通信。

|--------------------------------------|----------------------------------------------|
| 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，就可以获得客户端socket |

|---------------------------------------|-----------|
| 方法 | 说明 |
| public OutputStream getOutputStream() | 获取字节输出流对象 |
| public InputStream getInputStream() | 获取自己输入流对象 |

服务端是通过java.net包下的ServerSocket类来实现的。

|-------------------------------|------------|
| 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。 |

客户端

java 复制代码

import java.io.DataOutputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class TCPClientDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println("客户端启动");
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9099);
            System.out.println("已连接到服务器，IP地址: " + socket.getInetAddress().getHostAddress());
            System.out.println("服务器端口: " + socket.getPort());

            // 1. 获取输出流
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            while (true) {
                System.out.print("请输入要发送的数据: ");
                String data = sc.nextLine();
                if("886".equals(data)){
                    System.out.println("客户端退出");
                    socket.close();
                    break;
                }
                dos.writeUTF(data);
                dos.flush();

            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服务端

java 复制代码

import java.io.DataInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPServerDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1. 创建服务端Socket，并绑定监听端口
            System.out.println("服务器端已经启动...");
            ServerSocket ss = new ServerSocket(9099);
            Socket s = ss.accept();
            System.out.println("客户端已连接，IP地址: " + s.getInetAddress().getHostAddress());
            System.out.println("客户端端口: " + s.getPort());

            // 2. 获取输入流
            InputStream is = s.getInputStream();
            DataInputStream dos = new DataInputStream(is);

            // 3. 读取数据
            while (true) {

                String name = dos.readUTF();
                System.out.println( name);

   

            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

TCP通信-支持与多个客户端同时通信

线程

javascript 复制代码

import java.io.DataInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;

public class ServerReader extends Thread {
    private Socket s;
    public  ServerReader(Socket s)
    {
        this.s = s;
    }
    @Override
    public void run()
    {
        try{
        System.out.println("客户端已连接，IP地址: " + s.getInetAddress().getHostAddress());
        System.out.println("客户端端口: " + s.getPort());
        InputStream is = s.getInputStream();
        DataInputStream dos = new DataInputStream(is);
            String name = dos.readUTF();
            System.out.println( name);
        }
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端

java 复制代码

import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPServerDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1. 创建服务端Socket，并绑定监听端口
            System.out.println("服务器端已经启动...");
            ServerSocket ss = new ServerSocket(9099);


            // 3. 读取数据
            while (true) {
                Socket s = ss.accept();
                //每接受一个客户端连接，就创建一个线程进行处理
               new ServerReader(s).start();

            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}