Java中的网络编程

网络基础知识

• 概述：在网络通信协议下（http/tcp/udp）实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换。

• 网络编程中的三要素：

  名字	作用
  IP 地址	网络中设备的唯一标识
  端口	应用程序的标识
  协议	对数据的传输格式、传输速率、传输步骤做了统一的规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换，常见协议有（TCP UDP）

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IP 地址

• 常见的 IP 地址

  • IPV4

    • 给每个连接在网络上的主机分配一个 32 bit （位）的地址，按照 TCP/IP 规定，IP 地址使用二进制表示，每个 IP 地址 32bit ,也就是 4 个字节（1字节=8位）

    • 十进制形式（点分十进制表示法）：192.168.1.66

    • 二进制表示形式： 11000000.10101000.00000001.01000010

      

  • IPV6

    • 采用 128 bit , 16个字节一组，分成 8 组十六进制数据，解决了网络地址资源数量不够的问题。

• 关于IP的一些命令(命令运行框使用)

  命令	作用
  ipconfig	查看本机IP地址
  ping IP 地址	检查网络是否连通

• 特殊的 IP 地址

  • 127.0.0.1 回送地址，可以代表本机地址，常用来测试
  • 例如(本地地址)：
    • 127.0.0.1/demo/login.html
    • localhost/demo/login.html

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端口

• 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和应用
  • 普通应用程序需使用1024以上的端口号，如果端口号被占用，会导致当前程序启动失败

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协议

• UDP协议

  1、用户数据报协议（User Datagram Protocol）
  2、UDP是无连接通信协议，发送端和接收端不会建立逻辑连接
  3、由于UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频、普通数据的传输
  4、由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此传输重要数据不建议使用

• TCP协议

  1、传输控制协议（Transmission Control Protocol）
  2、TCP协议是面向连接的通信协议，传输数据前，发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据
  3、提供两台计算机之间可靠无差错的数据传输，TCP中必须明确客户端与服务器端，三次握手
  4、保证数据传输的安全，上传文件，下载文件，浏览网页等
  5、三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端和服务器之间的三次交互，以保证可靠连接

  

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Java 中网络编程

InetAddress（静态类）

• 概述：为了方便我们对IP地址的获取和操作，Java提供了一个类 InetAddress 供我们使用。InetAddress ： 表示Internet协议(IP)地址

• 常用方法

  方法	作用
  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

• 代码演示

  • 首先 win + r ,输入 cmd 打开命令运行框

  • 输入 ipconfig,找到 IPV4 地址（红框圈住的就是主机名称）

    

    

  public class Test {
      public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
          // 使用 InetAddress类，调用方法,获取本机对象
          InetAddress lh = InetAddress.getByName("xiaoHeng");
          // 调用方法，获取此IP地址的主机名
          String hostName = lh.getHostName();
          // 调用方法，返回文本显示中的IP地址字符串
          String hostAddress = lh.getHostAddress();
          System.out.println("本机名称是：" + hostName);
          System.out.println("本机地址是：" + hostAddress);
      }
  }
  

  注意：代码演示的，换成自己主机名后，输出的 本地地址，就和 命令运行框 查看的 IPV4 地址一致

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UDP 通信原理

• 概述：UDP是一种不可靠的网络协议，它在通信两端各建立一个 Socket 对象，但是这两个 Socket 只是发送，接收数据的对象
• DatagramSocket 基于UDP协议的Socket

UDP 发送数据步骤

1. 创建发送端的 Socket 对象（DatagramSocket）

   DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
   

2. 创建数据，并把数据打包

   byte[] bys = "你好".getBytes();				// 将字符串转换成 字节数组
   DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length,InetAddress.getByName("ip"),int port);
   

3. 调用 DatagramSocket 对象的方法发送数据

   void send(DatagramPacket p);
   

4. 关闭发送端

   void close();
   

UDP 接收数据步骤

1. 创建接收端的 Socket 对象（DatagramSocket）

   DatagramSocket(int port);						// 根据端口号
   

2. 创建一个数据包，用于接收数据

   DatagramPacket(byte[] bys , int length);
   

3. 调用 DatagramSocket 对象方法接收数据

   void receive(DatagramPacket dp);
   

4. 解析数据包，并展示在控制台

   byte[] getData();											// 数据缓冲区
   int getLength();											// 实际数据长度
   String s = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());		// 转换成字符串
   

5. 关闭接收端

   void close();
   

UDP 发送接收案例

• 使用 UDP 协议，发送 “你好，世界！你好，中国！”，用接收端接收，并展示在控制台上？

  • 发送端(再开启服务端)

  // 发送端
  public class Client {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          // 1、创建发送端的 Socket 对象
          DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
          // 2、创建数据，并将数据打包
          byte[] bys = "你好，世界！你好，中国！".getBytes();
          DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 8080);
          // 3、调用 DatagramSocket 对象发送数据
          ds.send(dp);
          // 4、关闭发送端
          ds.close();
      }
  }
  

  • 接收端(先开启接收端)

  // 接收端
  public class Server {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          // 1、创建接收端的 Socket 对象
          DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8080);
          // 2、创建一个数据包，用于接收数据
          byte[] bys = new byte[1024];
          DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys , bys.length);
          // 3、调用 DatagramSocket 对象方法接收数据
          ds.receive(dp);
          // 4、解析数据包，并展示在控制台
          byte[] data = dp.getData();
          int length = dp.getLength();
          String s = new String(data ,0,length);
          System.out.println(s);
          // 5、关闭接收端
          ds.close();
      }
  }
  

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TCP 通信原理

• 概述：TCP可靠的网络协议，在通信两端各建立一个Socket对象，从而在通信的两端形成网络虚拟链路，一旦建立了虚拟的网络链路，两端的程序就可以通过虚拟链路进行通信

• Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类

• Java对基于TCP协议的网络提供了良好的封装，使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过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 Socket 对象（Socket）

   Socket(String host , int port);				// host:主机号 port:端口号
   

2. 获取输出流，写数据

   OutputStream getOutputStream();
   

3. 释放资源

   void close();
   

TCP 接收数据步骤

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上

   InputStream getInputStream();
   

4. 释放资源

   void close();
   

TCP 发送接收案例

• 使用 TCP 协议，建立客户端和服务端连接，在客户端使用键盘输入随机文字，显示在服务端控台上？IO 流可参考这篇文章

  • 服务端(接收数据，先打开服务端)

  public class Server {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          // 1、创建服务器端对象(端口号，随意)
          ServerSocket ss = new ServerSocket(8080);
          // 2、监听客户端连接
          Socket a = ss.accept();
          // 3、获取输入流，读数据，将数据展示在控制台上
          InputStream is = a.getInputStream();
  
          byte[] bys = new byte[1024];
          int len;
          while((len = is.read(bys)) != -1){
              System.out.println(new String(bys,0,len));
          }
  
          // 4、释放资源
          ss.close();
      }
  }
  

  • 客户端(发送数据，再打开客户端)

  public class Client {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          // 1、创建客户端 对象
          Socket s = new Socket("127.0.0.1",8080);
          // 2、获取输出流，写数据
          OutputStream os = s.getOutputStream();
          // 3、创建键盘输入对象
          Scanner sc = new Scanner(System.in);
          System.out.print("请输入你想要发送的内容：");
          String data = sc.next();
          // 4、利用输出流写数据
          os.write(data.getBytes());
          // 5、释放资源
          s.close();
      }
  }
  

  • 运行结果

  

  

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