第七章 - Java网络编程（一）

谁践踏了优雅 2023-10-03 20:29 16阅读 0赞

## 系列文章目录 ##

[Java基础篇之jdk、jre环境变量的配置][Java_jdk_jre]  
[第一章 - Java基本语法][- Java]  
[第六章 - Java集合][- Java 1]  
[第七章- Java网络编程（二）][- Java 2]

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#### 文章目录 ####

*  系列文章目录
 *  前言
 *  一、网络的相关概念
 *   *  1.网络通信
     *  2.网络
     *  3.IP地址
     *  4.域名
     *  5.端口号
     *  6.网络通信协议
     *   *  6.1 协议
         *  6.2 协议图解
     *  7.TCP和UDP
     *   *  7.1 TCP协议：传输控制协议
         *  7.2 UDP协议
 *  二、InetAddress类
 *   *  1.相关方法
 *  三、Socket
 *   *  1.基本介绍
     *  2.TCP网络通信编程
     *   *  2.1 基本介绍
         *  2.2 Tcp网络编程图解
         *  2.3 Tcp编程案例一(字节流编程)
         *  2.4 Tcp编程案例二(字节流编程)
         *  2.5 Tcp编程案例三(字符流编程)
 *  总结

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## 前言 ##

对于网络编程我们大多数小伙伴只是听说过，但也仅限于此，对于其实现方式，以及背后的逻辑不甚了解，本人和小伙伴们一样在大学Java教材上看到过这个章节的知识介绍，但是没有老师的点拨，我们自己去理解恐怕会事倍功半，但大学课时往往有限，这个章节又偏后，故而等课时结束，老师还没讲解到这个章节，因此只能靠我们自己去摸索了，这个知识点还是较为重要的，因为面试时也常常被问到，本人仅以自己的学习，总结一篇网络编程基础的理解以及案例分析，阐述过程如有出入请大佬们指出，小弟感激不尽。

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## 一、网络的相关概念 ##

### 1.网络通信 ###

1.1 概念：两台设备之间通过网络实现数据传输  
1.2 网络通信：将数据通过网络从一台设备传输到另一台设备  
1.3 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  
![在这里插入图片描述][3019897d787d4b409fdce5dc0ca28911.png]

### 2.网络 ###

2.1 概念：两台或多台设备通过一定物品设备连接起来构成了网络  
2.2 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 ###

3.1 概念：用于唯一标识网络中的每台计算机/主机  
3.2 查看ip地址：ipconfig  
3.3 ip地址的标识形式：点分十进制 xx.xx.xx.xx  
3.4 每一个十进制数的范围：0~255  
3.5 ip地址的组成=网络地3.7址+主机地址，比如：192.168.16.69  
3.6 ipv6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  
3.7 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  
3.8 IPV4:

*  4个字节（32位）表示
 *  一个字节的范围是0~255

3.9 IPV4图解  
![在这里插入图片描述][6598b9d8b66e442d92ea933ac9def549.png]

![在这里插入图片描述][183af92af9b4473ca861deaa8056e1b2.png]

### 4.域名 ###

4.1 举例：www.baidu.com  
4.2 好处：为了方便记忆，解决记IP的困难  
4.3 概念：将IP地址映射成域名，这里怎么映射上，HTTP协议

### 5.端口号 ###

5.1 概念：用于标识计算机上某个特定的网络程序  
5.2 表示形式：以整数形式，范围0~65535  
5.3 0~1024已经被占用，比如ssh 22，ftp 21，smtp 25 ，http 80  
5.4 常见的网络程序端口号：

*  tomcat : 8080
 *  mysql ：3306
 *  oracle : 1521
 *  sqlserver : 1433

### 6.网络通信协议 ###

#### 6.1 协议 ####

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，又叫网络通信协议，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。

#### 6.2 协议图解 ####

![在这里插入图片描述][b9a88b9d3b3c4c15ae16c3a81261f3f4.png]  
![在这里插入图片描述][4739c0eba4fb43beb187104aca3cbd8d.png]

### 7.TCP和UDP ###

#### 7.1 TCP协议：传输控制协议 ####

*  使用TCP协议前，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
 *  TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端
 *  在连接中可以进行大数据量的传输
 *  传输完毕，需释放已建立的连接，效率低

#### 7.2 UDP协议 ####

*  将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
 *  每个数据报的大小限制在64K内
 *  因无需连接，故是不可靠的
 *  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
 *  举例：厕所通知：发短信

## 二、InetAddress类 ##

### 1.相关方法 ###

*  获取本机InetAddress对象 getLocalHost
 *  根据指定主机名/域名获取IP地址对象getByName
 *  获取InetAddress对象的主机名 getHostName
 *  获取InetAddress对象的地址 getHostAdddress

// 1.获取本机的InetAddress对象
    InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
    System.out.println(localHost);// LAPTOP-477BP2NV/192.168.1.107
    
    // 2.根据主机名称获取InetAddress对象
    InetAddress localHost1 = InetAddress.getByName("LAPTOP-477BP2NV");
    System.out.println(localHost1);// LAPTOP-477BP2NV/192.168.1.107
    
    // 3.根据域名返回InetAddress对象，比如www.baidu.com
    InetAddress localHost2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
    System.out.println(localHost2); // www.baidu.com/183.232.231.172
    
    // 4.通过InetAddress对象获取对应的IP地址
    String hostAddress = localHost2.getHostAddress();
    System.out.println(hostAddress);// 183.232.231.172
    
    // 5.通过InetAddress对象获取主机名
    String hostName = localHost2.getHostName();
    System.out.println(hostName);// www.baidu.com

## 三、Socket ##

### 1.基本介绍 ###

*  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
 *  Socket允许程序把网络连接成一个流，数据在两个Socket间通过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  
    ![在这里插入图片描述][54902d8985c644d8b85de0e6e35d5a33.png]

### 2.TCP网络通信编程 ###

#### 2.1 基本介绍 ####

*  基于客户端-服务端的网络通信
 *  底层使用的是TCP/IP协议
 *  应用场景举例：客户端发送数据，服务端接受并显示控制台
 *  基于Socket的TCP编程

#### 2.2 Tcp网络编程图解 ####

![在这里插入图片描述][75e2fda9d3ba48a78addee8894c62c1e.png]

#### 2.3 Tcp编程案例一(字节流编程) ####

要求：

*  编写一个服务器端，和一个客户端
 *  服务器端在9999端口监听
 *  客户端连接到服务端，发送“hello, server”, 然后退出
 *  服务端接收到客户端发送的信息，输出，并退出

案例图解：  
![在这里插入图片描述][68c3d8350a7d4032b8a8ff186bf66400.png]  
代码实现：

// 客户端代码实现
    // 1.连接服务端（ip, 端口）
    // 解读：连接本机的9999端口，如果连接成功，返回Socket对象
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
    System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());
    // 2.连接上后，生成Socket通过
    // socket.getOutputStream()
    // 3.通过输出流，写入数据到 数据通道
    OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    outputStream.write("Hello Server".getBytes());
    // 4.关闭流对象和socket，必须关闭
    outputStream.close();
    socket.close();
    System.out.println("客户端退出...");
    
    
    // 服务端代码实现
    // 1.服务端在9999端口监听，等待连接
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
    System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接...");
    // 2.在本机没有其他服务在监听9999
    Socket socket = serverSocket.accept();
    System.out.println("socket=" + socket.getClass());
    // 3.通过socket.getInputStream() 读取到客户端写入到数据通道到的数据，显示
    InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    // 4.IO读取
    byte[] buf = new byte[1024];
    int len = 0;
    while ((len = inputStream.read(buf)) != -1){
        
        System.out.println(new String(buf, 0, len));
    }
    // 5.关闭流和socket
    inputStream.close();
    socket.close();
    serverSocket.close();

#### 2.4 Tcp编程案例二(字节流编程) ####

要求：

*  编写一个服务器端，和一个客户端
 *  服务器端在9999端口监听
 *  客户端连接到服务端，发送“hello, server”, 并接收服务器端退出回发的“hello,client”,再退出
 *  服务端接收到客户端发送的信息，输出，并发送“hello client”,再退出

案例图解：  
![在这里插入图片描述][456d2a25ae754ff78d5185674d3b9e15.png]  
代码实现：

// 客户端代码实现
    // 1.创建客户端socket
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
    System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());
    // 2.获取输出流
    OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    // 3.向数据通道写数据
    outputStream.write("hello, server".getBytes());
    // 设置结束标记
    socket.shutdownOutput();
    // 4.获取输入流
    InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    // 5.读取服务端写入数据通道的数据
    byte[] buf = new byte[1024];
    int len = 0;
    while( (len = inputStream.read(buf)) != -1){
        
        System.out.println(new String(buf, 0, len));
    }
    // 6.关闭流和socket
    outputStream.close();
    inputStream.close();
    socket.close();
    System.out.println("客户端退出...");
    
    // 服务端代码实现
    // 1.创建服务端socket
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
    System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接...");
    // 2.等待客户端连接
    Socket socket = serverSocket.accept();
    System.out.println("socket=" + socket.getClass());
    // 3.获取客户端在数据通道写入的数据
    InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    // 4.IO读取
    byte[] buf = new byte[1024];
    int len = 0;
    while((len = inputStream.read(buf)) != -1){
        
        System.out.println(new String(buf, 0, len));
    }
    // 5.向数据通道写入数据
    OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    outputStream.write("hello, client".getBytes());
    // 设置结束标记
    socket.shutdownOutput();
    // 6.关闭流和socket
    inputStream.close();
    outputStream.close();
    socket.close();
    serverSocket.close();

#### 2.5 Tcp编程案例三(字符流编程) ####

要求：

案例图解：  
![在这里插入图片描述][2fdfe6945e3f454b9d9b0a924c049e57.png]  
代码实现：

// 客户端代码实现
    // 1.创建客户端socket
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
    System.out.println("客户端 socket返回=" + socket.getClass());
    // 2.获取输出流
    OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    // 3.向数据通道写数据
    BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
    bufferedWriter.write("hello, server");
    bufferedWriter.newLine();// 插入一个换行符，表示写入内容结束，要求对方使用readLine()
    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.获取输入流
    InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    // 5.读取服务端写入数据通道的数据
    BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
    String s = bufferedReader.readLine();
    System.out.println(s);
    // 6.关闭外层流和socket
    bufferedWriter.close();
    bufferedReader.close();
    socket.close();
    System.out.println("客户端退出...");
    
    // 服务端代码实现
    // 1.创建服务端socket
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
    System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接...");
    // 2.等待客户端连接
    Socket socket = serverSocket.accept();
    System.out.println("socket=" + socket.getClass());
    // 3.获取客户端在数据通道写入的数据
    InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    // 4.IO读取
    BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
    String s = bufferedReader.readLine();
    System.out.println(s);
    // 5.向数据通道写入数据
    OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
    bufferedWriter.write("hello, client");
    bufferedWriter.newLine();
    bufferedWriter.flush();
    // 6.关闭外层流和socket
    bufferedWriter.close();
    bufferedReader.close();
    socket.close();
    serverSocket.close();

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## 总结 ##

以上只是Java中网络编程的部分基础知识，全篇阅读下来，并完成三个案例的练习，可以基本理解网络编程的含义，TCP的连接方式以及客户端和服务端是如何进行通信的，至此本篇阐述将告一段落，后期会继续补充网络编程未完善的部分。

[Java_jdk_jre]: https://blog.csdn.net/qq_40187702/article/details/115947601
[- Java]: https://blog.csdn.net/qq_40187702/article/details/115983316
[- Java 1]: https://blog.csdn.net/qq_40187702/article/details/127144642
[- Java 2]: https://blog.csdn.net/qq_40187702/article/details/127177547?spm=1001.2014.3001.5501
[3019897d787d4b409fdce5dc0ca28911.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/3019897d787d4b409fdce5dc0ca28911.png
[6598b9d8b66e442d92ea933ac9def549.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/6598b9d8b66e442d92ea933ac9def549.png
[183af92af9b4473ca861deaa8056e1b2.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/183af92af9b4473ca861deaa8056e1b2.png
[b9a88b9d3b3c4c15ae16c3a81261f3f4.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/b9a88b9d3b3c4c15ae16c3a81261f3f4.png
[4739c0eba4fb43beb187104aca3cbd8d.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/4739c0eba4fb43beb187104aca3cbd8d.png
[54902d8985c644d8b85de0e6e35d5a33.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/54902d8985c644d8b85de0e6e35d5a33.png
[75e2fda9d3ba48a78addee8894c62c1e.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/75e2fda9d3ba48a78addee8894c62c1e.png
[68c3d8350a7d4032b8a8ff186bf66400.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/68c3d8350a7d4032b8a8ff186bf66400.png
[456d2a25ae754ff78d5185674d3b9e15.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/456d2a25ae754ff78d5185674d3b9e15.png
[2fdfe6945e3f454b9d9b0a924c049e57.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2fdfe6945e3f454b9d9b0a924c049e57.png