Java网络编程入门

文章目录

- Java网络编程入门
- - [1. 初始网络编程](#1. 初始网络编程)
  - - [1.1 什么是网络编程？](#1.1 什么是网络编程？)
    - [1.2 网络编程能做什么？](#1.2 网络编程能做什么？)
  - [2. 网络编程三要素](#2. 网络编程三要素)
  - [3. IP地址](#3. IP地址)
  - - [3.1 什么是IP？](#3.1 什么是IP？)
    - [3.2 IPv4的小细节](#3.2 IPv4的小细节)
    - [3.3 InetAddress类的使用](#3.3 InetAddress类的使用)
  - [4. 端口号](#4. 端口号)
  - - [4.1 什么是端口？](#4.1 什么是端口？)
    - [4.2 端口范围](#4.2 端口范围)
    - [4.3 常用端口](#4.3 常用端口)
  - [5. 协议](#5. 协议)
  - - [5.1 TCP vs UDP](#5.1 TCP vs UDP)
    - [5.2 三次握手（TCP建立连接）](#5.2 三次握手（TCP建立连接）)
    - [5.3 四次挥手（TCP断开连接）](#5.3 四次挥手（TCP断开连接）)
  - [6. UDP协议](#6. UDP协议)
  - - [6.1 UDP发送数据](#6.1 UDP发送数据)
    - [6.2 UDP接收数据](#6.2 UDP接收数据)
    - [6.3 UDP单播、组播、广播](#6.3 UDP单播、组播、广播)
  - [7. TCP协议](#7. TCP协议)
  - - [7.1 TCP发送数据](#7.1 TCP发送数据)
    - [7.2 TCP接收数据](#7.2 TCP接收数据)
    - [7.3 中文乱码问题](#7.3 中文乱码问题)
  - [8. 网络编程架构：C/S 和 B/S](#8. 网络编程架构：C/S 和 B/S)
  - - [8.1 C/S架构（Client-Server，客户端/服务器）](#8.1 C/S架构（Client-Server，客户端/服务器）)
    - [8.2 B/S架构（Browser-Server，浏览器/服务器）](#8.2 B/S架构（Browser-Server，浏览器/服务器）)
    - [8.3 C/S vs B/S 对比](#8.3 C/S vs B/S 对比)
  - [9. 常见异常及原因](#9. 常见异常及原因)
  - [10. 易错点总结](#10. 易错点总结)
  - [11. 总结](#11. 总结)

Java网络编程入门

1. 初始网络编程

1.1 什么是网络编程？

网络编程就是让不同电脑上的程序能够互相通信。

单机程序：自己跟自己玩
网络程序：可以跟别人玩

1.2 网络编程能做什么？

应用	例子
即时通讯	微信、QQ
文件传输	百度网盘、FTP
远程控制	向日葵、TeamViewer
Web服务	浏览器访问网站

2. 网络编程三要素

要素	作用	类比
IP地址	找到哪台电脑	小区地址
端口号	找到电脑上哪个程序	门牌号
协议	数据怎么传	快递规则

3. IP地址

3.1 什么是IP？

IP地址是网络中每台电脑的唯一标识。

IPv4：

32位，4个字节
格式：192.168.1.1
最大数量：约42亿个（实际不够用）

解决：利用局域网IP解决IP不够的问题

IPv6：

128位，16个字节
格式：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
数量：多到地球上每粒沙子都能分配一个

3.2 IPv4的小细节

特殊IP：

IP地址	含义
`127.0.0.1`	本机地址（localhost）
`0.0.0.0`	所有网卡地址
`255.255.255.255`	广播地址

私有IP（内网使用，不能上网）：

10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

3.3 InetAddress类的使用

java 复制代码

public static void main(String[] args) throws 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

    //1. 获取InetAddress的对象
    //IP的对象  一台电脑的对象
    InetAddress address = InetAddress.getByName("DESKTOP-503JSAM");
    System.out.println(address);

    String name = address.getHostName();
    System.out.println(name); // DESKTOP-503JSAM

    String ip = address.getHostAddress();
    System.out.println(ip); // 192.168.1.100
}

4. 端口号

4.1 什么是端口？

电脑上同时运行很多程序，数据到了之后该给谁？

端口号 就是程序在网络中的门牌号。

一个端口对应一个应用

4.2 端口范围

0 ~ 65535（共65536个）
0 ~ 1023：系统保留端口
1024 ~ 49151：注册端口
49152 ~ 65535：动态/私有端口

4.3 常用端口

端口	协议	用途
80	HTTP	网页访问
443	HTTPS	安全网页
21	FTP	文件传输
22	SSH	安全远程登录
3306	MySQL	数据库

5. 协议

5.1 TCP vs UDP

维度	TCP	UDP
连接	需要建立连接	不需要
可靠性	可靠，不丢数据	不可靠，可能丢
顺序	按顺序到达	可能乱序
速度	慢	快
应用	文件下载、网页	视频通话、直播

比喻：

TCP = 打电话（先接通，再说话）
UDP = 写信（扔邮筒里，不管收不收得到）

5.2 三次握手（TCP建立连接）

复制代码

客户端                    服务器
  |                        |
  |------- SYN ---------->| (1) 客户端：我要连接
  |                        |
  |<----- SYN+ACK --------| (2) 服务器：好的，你连吧
  |                        |
  |------- ACK ---------->| (3) 客户端：收到，开始传数据
  |                        |

5.3 四次挥手（TCP断开连接）

复制代码

客户端                    服务器
  |                        |
  |------- FIN ---------->| (1) 客户端：我发完了
  |                        |
  |<------ ACK -----------| (2) 服务器：知道了
  |                        |
  |<------ FIN -----------| (3) 服务器：我也发完了
  |                        |
  |------- ACK ---------->| (4) 客户端：好的，再见
  |                        |

6. UDP协议

6.1 UDP发送数据

java 复制代码

//发送数据

//1.创建DatagramSocket对象（快递公司）
//细节：
//绑定端口，以后我们就是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：指定端口号进行绑定
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

//2.打包数据
String str = "你好啊！！！";
byte[] bytes = str.getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port = 10086;

DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);

//3.发送数据
ds.send(dp);

//4.释放资源
ds.close();

6.2 UDP接收数据

java 复制代码

//1.创建DatagramSocket对象（快递公司）
//细节：
//在接收的时候，一定要绑定端口
//而且绑定的端口一定要跟发送的端口保持一致
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);

//2.接收数据包
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
ds.receive(dp);

//3.解析数据包
byte[] data = dp.getData();
int len = dp.getLength();
InetAddress address = dp.getAddress();
int port = dp.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
ds.close();

6.3 UDP单播、组播、广播

类型	说明	目标
单播	一对一	特定一个IP
组播	一对多（加入组）	组播地址（224.0.0.0 ~ 239.255.255.255）
广播	一对所有	255.255.255.255

java 复制代码

// 广播示例：发送到广播地址
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, 
    InetAddress.getByName("255.255.255.255"), 8888);

组播：

java 复制代码

public class SendMessageDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
        组播发送端代码
        */
        //创建MulticastSocket对象
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket();

        // 创建DatagramPacket对象
        String s = "你好，你好！";
        byte[] bytes = s.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
        int port = 10000;

        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);

        // 调用MulticastSocket发送数据方法发送数据
        ms.send(datagramPacket);

        // 释放资源
        ms.close();
    }
}

java 复制代码

public class ReceiveMessageDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 组播接收端代码
        */

        //1. 创建MulticastSocket对象
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);

        //2. 将当前本机，添加到224.0.0.1的这一组当中
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
        ms.joinGroup(address);

        //3. 创建DatagramPacket数据包对象
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);

        //4. 接收数据
        ms.receive(dp);

        //5. 解析数据
        byte[] data = dp.getData();
        int len = dp.getLength();
        String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
        String name = dp.getAddress().getHostName();

        System.out.println("ip为: " + ip + ",主机名为: " + name + "的人。发送了数据: " + new String(data, 0, len));

        //6. 释放资源
        ms.close();
    }
}

7. TCP协议

7.1 TCP发送数据

java 复制代码

public class Client {
    static void main() throws IOException {
        //创建Socket对象
        Socket socket = new Socket("192.168.1.79", 10086);
		//获取输入流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("hi".getBytes());
		//关闭
        os.close();
        socket.close();
    }
}

7.2 TCP接收数据

java 复制代码

public class Server {
    static void main() throws IOException {
        //创建ServerSocket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);
		//监听客户端连接
        Socket socket = ss.accept();
        //获取输出流
        InputStream is = socket.getInputStream();
        int b;
        while((b = is.read()) != -1){
            System.out.println((char) b);
        }
        //关闭
        socket.close();
        ss.close();
    }
}

7.3 中文乱码问题

字节流直接处理中文可能乱码，用转换流解决：

java 复制代码

//获取输出流
InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
int b;
while((b = isr.read()) != -1){
	System.out.println((char) b);
}

8. 网络编程架构：C/S 和 B/S

8.1 C/S架构（Client-Server，客户端/服务器）

特点：

需要安装专门的客户端软件
客户端和服务器都需要开发
客户端可以分担计算压力

例子：微信、QQ、游戏、网络编程的Socket例子

复制代码

┌────────┐                    ┌────────┐
│ 客户端1 │◄────网络──────────►│        │
└────────┘                    │ 服务器 │
┌────────┐                    │        │
│ 客户端2 │◄──────────────────►│        │
└────────┘                    └────────┘

8.2 B/S架构（Browser-Server，浏览器/服务器）

特点：

客户端就是浏览器，无需安装
只需要开发服务器
更新方便（改服务器即可）

例子：淘宝、百度、B站

复制代码

┌────────┐                    ┌────────┐
│ 浏览器1 │◄────HTTP──────────►│        │
└────────┘                    │ Web    │
┌────────┐                    │ 服务器 │
│ 浏览器2 │◄──────────────────►│        │
└────────┘                    └────────┘

8.3 C/S vs B/S 对比

维度	C/S	B/S
客户端	需要安装	只需要浏览器
更新	每个客户端都要更新	服务器更新即可
性能	客户端可分担	主要靠服务器
跨平台	需要不同版本	浏览器都支持
开发成本	高（两端都要写）	低（只写服务器）
用户体验	更好	依赖网络
学习内容	Socket编程	HTTP + Web框架

9. 常见异常及原因

异常	原因
`ConnectException`	服务器没启动或端口不对
`BindException`	端口被占用
`SocketTimeoutException`	连接或读取超时
`UnknownHostException`	域名解析失败

10. 易错点总结

先启动服务端，再启动客户端
端口不要用1024以下（系统保留）
UDP接收时，端口要和服务端绑定的端口一致
TCP用字符流处理中文要加flush，否则数据不发送
readLine需要换行符 ，发送端要加writer.newLine()
关闭资源要按顺序

11. 总结

知识点	核心内容
IP地址	找到电脑（InetAddress）
端口号	找到程序（0~65535）
UDP	无连接、不可靠、快（DatagramSocket）
TCP	有连接、可靠、慢（Socket/ServerSocket）
C/S	客户端+服务器，需安装
B/S	浏览器+服务器，无需安装