网络编程

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。
BS架构的优缺点

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

CS架构的优缺点

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

网络编程三要素
IP                                  设备在网络中的地址，是唯一的标识。
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。

IP

1.IPv4有什么特点
目前的主流方案
最多只有2^32次方个ip，目前已经用完了
2.lPv6有什么特点
为了解决IPv4不够用而出现的最多有2^128次方个ip
可以为地球上的每一粒沙子都设定ip
3．现在如何解决IPv4不够的问题?
利用局域网IP解决IP不够的问题
4．特殊的IP是什么?
127.0.0.1(永远表示本机)

5．常见的两个CMD命令?
ipconfig:查看本机IP地址ping:检查网络是否连通
 

InetAddress类

InetAddress：此类表示Internet协议（IP）地址

相关方法

public class InetAddressDemo {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
		//InetAddress address = InetAddress.getByName("itheima");
        InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.1.66");

        //public String getHostName()：获取此IP地址的主机名
        String name = address.getHostName();
        //public String getHostAddress()：返回文本显示中的IP地址字符串
        String ip = address.getHostAddress();

        System.out.println("主机名：" + name);
        System.out.println("IP地址：" + ip);
    }
}

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O~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用我们自己使用1024以上的端口号就可以了。
注意:一个端口号只能被一个应用程序使用。
 

协议

计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议

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。
 

UDP协议

用户数据报协议(User Datagram Protocol)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

网络会议、视频通话、在线视频

TCP协议·
传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)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。

下载软件、文字聊天、发送邮件

UDP

1.UDP发送数据

• Java中的UDP通信

  • UDP协议是一种不可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象，但是这两个Socket只是发送，接收数据的对象，因此对于基于UDP协议的通信双方而言，没有所谓的客户端和服务器的概念

  • Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket

• 构造方法

  方法名	说明
  DatagramSocket()	创建数据报套接字并将其绑定到本机地址上的任何可用端口
  DatagramPacket(byte[] buf,int len,InetAddress add,int port)	创建数据包,发送长度为len的数据包到指定主机的指定端口

• 相关方法

  方法名	说明
  void send(DatagramPacket p)	发送数据报包
  void close()	关闭数据报套接字
  void receive(DatagramPacket p)	从此套接字接受数据报包

• 发送数据的步骤

  • 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)

  • 创建数据，并把数据打包

  • 调用DatagramSocket对象的方法发送数据

  • 关闭发送端

• 代码演示

package com.itheima.a03udpdemo2;


import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;

public class SendMessageDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
         /*
            按照下面的要求实现程序
                UDP发送数据：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
                UDP接收数据：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收
        */


        //1.创建对象DatagramSocket的对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        //2.打包数据
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("请输入您要说的话：");
            String str = sc.nextLine();
            if("886".equals(str)){
                break;
            }
            byte[] bytes = str.getBytes();
            InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
            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();


    }
}

2.UDP接收数据

• 接收数据的步骤

  • 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)

  • 创建一个数据包，用于接收数据

  • 调用DatagramSocket对象的方法接收数据

  • 解析数据包，并把数据在控制台显示

  • 关闭接收端

• 构造方法

  方法名	说明
  DatagramPacket(byte[] buf, int len)	创建一个DatagramPacket用于接收长度为len的数据包

• 相关方法

  方法名	说明
  byte[] getData()	返回数据缓冲区
  int getLength()	返回要发送的数据的长度或接收的数据的长度

• 示例代码

package com.itheima.a03udpdemo2;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class ReceiveMessageDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
            按照下面的要求实现程序
                UDP发送数据：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
                UDP接收数据：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收
        */


        //1.创建对象DatagramSocket的对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);

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

        while (true) {
            ds.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 + "的人，发送了数据：" + new String(data,0,len));
        }


    }
}

3.UDP通信程序练习

- 案例需求

  UDP发送数据：数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束

  UDP接收数据：因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收

代码实现

/*
    UDP发送数据：
        数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
 */
public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        //键盘录入数据
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
          	String s = sc.nextLine();
            //输入的数据是886，发送数据结束
            if ("886".equals(s)) {
                break;
            }
            //创建数据，并把数据打包
            byte[] bys = s.getBytes();
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getByName("192.168.1.66"), 12345);

            //调用DatagramSocket对象的方法发送数据
            ds.send(dp);
        }
        //关闭发送端
        ds.close();
    }
}

/*
    UDP接收数据：
        因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收
 */
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);
        while (true) {
            //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);
            //调用DatagramSocket对象的方法接收数据
            ds.receive(dp);
            //解析数据包，并把数据在控制台显示
            System.out.println("数据是：" + new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()));
        }
        //关闭接收端
//        ds.close();
    }
}

 4.UDP三种通讯方式

单播

  单播用于两个主机之间的端对端通信

组播

  组播用于对一组特定的主机进行通信

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

  广播用于一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信

广播地址:255.255.255.255

5.UDP组播实现

• 实现步骤

  • 发送端

    1. 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)

    2. 创建数据，并把数据打包(DatagramPacket)

    3. 调用DatagramSocket对象的方法发送数据(在单播中,这里是发给指定IP的电脑但是在组播当中,这里是发给组播地址)

    4. 释放资源

  • 接收端

    1. 创建接收端Socket对象(MulticastSocket)

    2. 创建一个箱子,用于接收数据

    3. 把当前计算机绑定一个组播地址

    4. 将数据接收到箱子中

    5. 解析数据包,并打印数据

    6. 释放资源

• 代码实现

     // 发送端
public class ClinetDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        String s = "hello 组播";
        byte[] bytes = s.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.1.0");
        int port = 10000;
        // 2. 创建数据，并把数据打包(DatagramPacket)
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
        // 3. 调用DatagramSocket对象的方法发送数据(在单播中,这里是发给指定IP的电脑但是在组播当中,这里是发给组播地址)
        ds.send(dp);
        // 4. 释放资源
        ds.close();
    }
}
// 接收端
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建接收端Socket对象(MulticastSocket)
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
        // 2. 创建一个箱子,用于接收数据
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
        // 3. 把当前计算机绑定一个组播地址,表示添加到这一组中.
        ms.joinGroup(InetAddress.getByName("224.0.1.0"));
        // 4. 将数据接收到箱子中
        ms.receive(dp);
        // 5. 解析数据包,并打印数据
        byte[] data = dp.getData();
        int length = dp.getLength();
        System.out.println(new String(data,0,length));
        // 6. 释放资源
        ms.close();
    }
}

### 6UDP广播实现

- 实现步骤

  - 发送端
    1. 创建发送端Socket对象(DatagramSocket)
    2. 创建存储数据的箱子,将广播地址封装进去
    3. 发送数据
    4. 释放资源
  - 接收端
    1. 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
    2. 创建一个数据包，用于接收数据
    3. 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
    4. 解析数据包，并把数据在控制台显示
    5. 关闭接收端

- 代码实现

// 发送端
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	// 1. 创建发送端Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
		// 2. 创建存储数据的箱子,将广播地址封装进去
        String s = "广播 hello";
        byte[] bytes = s.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
        int port = 10000;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
		// 3. 发送数据
        ds.send(dp);
		// 4. 释放资源
        ds.close();
    }
}

// 接收端
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10000);
        // 2. 创建一个数据包，用于接收数据
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
        // 3. 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
        ds.receive(dp);
        // 4. 解析数据包，并把数据在控制台显示
        byte[] data = dp.getData();
        int length = dp.getLength();
        System.out.println(new String(data,0,length));
        // 5. 关闭接收端
        ds.close();
    }
}

TCP

1. TCP发送数据

Java中的TCP通信

•  Java对基于TCP协议的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。
•  Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类

构造方法

相关方法

实例代码：

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议，发送数据

        //1.创建Socket对象
        //细节：在创建对象的同时会连接服务端
        //      如果连接不上，代码会报错
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);

        //2.可以从连接通道中获取输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //写出数据
        os.write("aaa".getBytes());

        //3.释放资源
        os.close();
        socket.close();
    }
}

2.TCP接收数据

 构造方法

 相关方法

注意事项

  1. accept方法是阻塞的,作用就是等待客户端连接
  2. 客户端创建对象并连接服务器,此时是通过三次握手协议,保证跟服务器之间的连接
  3. 针对客户端来讲,是往外写的,所以是输出流
     针对服务器来讲,是往里读的,所以是输入流
  4. read方法也是阻塞的
  5. 客户端在关流的时候,还多了一个往服务器写结束标记的动作
  6. 最后一步断开连接,通过四次挥手协议保证连接终止

3.三次握手

4.四次挥手

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议，接收数据

        //1.创建对象ServerSocker
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

        //2.监听客户端的链接
        Socket socket = ss.accept();

        //3.从连接通道中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();
        ss.close();
    }
}