Java-網絡編程基礎

網絡基礎知識

網絡編程的目的：直接或間接得通過網絡協議與其他計算機進行通信。
目前較爲流行的網絡編程模型是客戶端/服務器（C/S）結構。
即通信雙方一方作爲服務器等待客戶提出請求並予以相應。客戶則在需要服務時向服務器提出申請。
服務器始終運行，監聽網絡端口，一旦有客戶請求，就會啓動一個服務線程來響應該客戶，同時自己繼續監聽服務窗口，使後來的客戶也能及時得到服務。

兩臺主機進行通信的必備條件 IP地址、協議、端口。

IP地址

IP網絡中每臺主機必須有一個唯一的IP地址，IP地址是一個邏輯地址。
IP 地址具有全球唯一性。
32位，四個字節，常用點分十進制的格式表示。
協議

爲進行網絡中的數據交換（通信）而建立的規則、標準或約定。（=語義+語法+規則）。
- TCP/IP協議
  
  TCP/IP是目前世界上應用最爲廣泛的協議，是以TCP和IP爲基礎的不同層次上多個協議的集合，也稱：TCP/IP協議族或 TCP/IP協議族。
  TCP：Transmission Control Protoclol 傳輸控制協議
  IP：Internet Protocol 互聯網協議
  TCP/IP協議是一個開放的網絡協議簇，它的名字主要取自最重要的網絡層IP協議和傳輸層TCP協議。TCP/IP協議定義了電子設備如何連入因特網，以及數據如何在它們之間傳輸的標準。TCP/IP參考模型採用4層的層級結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的協議來完成自己的需求，這4個層次分別是：網絡接口層、互聯網層(IP層)、傳輸層(TCP層)、應用層。
- UDP協議
  
  UDP，用戶數據報協議，英文全稱是User Datagram Protocol，它是TCP/IP協議簇中無連接的運輸層協議。
  UDP協議十分簡單，它由兩部分組成：首部和數據。其中，首部僅有8個字節，包括源端口和目的端口，長度（UDP用於數據報的長度）、校驗和。
端口

1、在互聯網上傳輸的數據都包含有用來識別目的地的IP地址和端口號。
2、IP地址用來標識網絡上的計算機，而端口號用來指明該計算機上的應用程序。
3、端口是一種抽象的軟件結構（包括一些數據結構和I/O緩衝區）
4、應用程序通過系統調用與某端口建立連接（binding）後，傳輸層傳給該端口的數據都被相應的進程所接收，相應進程發給傳輸層的數據都通過該端口輸出
5、端口用一個整數型標識符來表示，即端口號。
6、端口號跟協議相關，TCP/IP傳輸層的兩個協議TCP和UDP是完全獨立的兩個軟件模塊，因此各自的端口號也相互獨立，端口通常稱爲協議端口（protocol port），簡稱端口。
7、端口號範圍爲0~65535 ，其中0~1023爲系統保留
8、IP地址和端口號組成了所謂的Socket，Socket是網絡上運行的程序之間雙向通信鏈路的終結點，是TCP和UDP的基礎
9、http：80 ftp：21 telnet：23

java中的網絡支持

針對網絡通信的不同層次，Java提供的網絡功能有四大類：
1、InetAddress：用於標識網絡上的硬件資源
2、URl：統一定位符通過URL可以直接讀取或寫入網絡上的數據。
3、Sockets：使用TCP協議實現網絡通信的Socket相關的類
4、Datagram ：使用UDP協議，將數據保存在數據報中，通過網絡進行通信

InetAddress類

InetrAddress 類用於標識網絡上的硬件資源，表示互聯網協議（IP）地址，該類沒有構造方法，可以通過靜態方法獲取一個實例。

 

 // 獲取本機的InetAddress實例 

 InetAddress address = InetAddress.getLocalHost(); 

 System.out.println(“計算名：” + address.getHostName()); 

 System.out.println(“IP地址：” + address.getHostAddress()); 

 byte[] bytes = address.getAddress();// 獲取字節數組形式的IP地址 

 System.out.println(“字節數組形式的IP：” + Arrays.toString(bytes)); 

 System.out.println(address);// 直接輸出InetAddress對象 將輸出計算機名和IP地址

// 根據機器名獲取InetAddress實例
InetAddress address2=InetAddress.getByName(“laurenyang”);
//根據IP地址獲取
InetAddress address2 = InetAddress.getByName(“1.1.1.10”);
System.out.println(“計算名：” + address2.getHostName());
System.out.println(“IP地址：” + address2.getHostAddress());

URL

1、URL統一資源定位符，表示Internet某一資源的地址
2、URL由兩部分組成：協議名稱和資源名稱，中間用冒號隔開。
3、在Java.nat包中，提供了URL來來表示URL
使用URL讀取網頁內容
1、通過URL對象的openStream（）方法可以得到指定資源的輸入流。
2、通過輸入流可以讀取、訪問網絡上的數據

 

  try { 

    //創建一個URL實例 

    URL url = new URL("http://www.baidu.com"); 

    //通過URL的openStream方法獲取URL對象所表示的資源的字節輸入流 

    InputStream is = url.openStream(); 

    //將字節輸入流轉換爲字符輸入流 

    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "utf-8"); 

    //爲字符輸入流添加緩衝 

    BufferedReader br = new BufferedReader(isr); 

    String data = br.readLine();//讀取數據 

    while (data != null) {//循環讀取數據 

        System.out.println(data);//輸出數據 

        data = br.readLine(); 

    } 

    br.close(); 

    isr.close(); 

    is.close(); 

 } catch (MalformedURLException e) { 

    e.printStackTrace(); 

 } catch (IOException e) { 

    e.printStackTrace(); 

 }

Socket TCP通信

TCP協議是面向連接、可靠、有序的，以字節流的方式發送數據
基於TCP協議實現網絡通信的類:
1) 客戶端的Socket類
2) 服務器端的ServerSocket類

Socket通信實現步驟

1、創建ServerSocket和Socket
2、打開連接到Socket的輸入/輸出流
3、按照協議對Socket進行讀/寫操作
4、關閉輸入輸出流、關閉Socket

服務器端：

1、創建ServerSocket對象，綁定監聽端口
2、通過accept（）方法監聽客戶端請求
3、連接建立後，通過輸入流讀取客戶端發送的請求信息
4、通過輸出流向客戶端發送響應信息
5、關閉相關資源

 

  try { 

   //創建一個服務器端Socket，即SeverSocket，指定綁定的端口，並監聽此藉口 

   ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(8888); 

   System.out.println(“服務器端  等待連接**“); 

   //調用accept（）方法開始監聽，等待客戶端的連接 

   Socket socket=serverSocket.accept(); 

   //獲取輸入流，並讀取客戶端信息 

   java.io.InputStream is=socket.getInputStream();//字節輸入流 

   InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);//將字節流轉換爲字符流 

   BufferedReader br=new BufferedReader(isr);//爲輸入流添加緩衝 

   String info=null; 

   while((info=br.readLine())!=null){//循環讀取客戶端信息 

   System.out.println(“收到客戶端消息： “+info); 

  }

//獲取輸出流，響應客戶端的請求
OutputStream os=socket.getOutputStream();
PrintWriter pw=new PrintWriter(os);
pw.write(“我是服務器端”);
pw.flush();

socket.shutdownInput();//關閉輸入流
pw.close();
os.close();
br.close();
isr.close();
is.close();
socket.close();
serverSocket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

客戶端

1、創建Socket對象，指明需要連接的服務器的地址和端口號
2、連接建立後，通過輸出流向服務器端發送請求信息
3、通過輸入流獲取服務器響應的信息
4、關閉相關資源

 

  try { 

      // 創建客戶端Socket，指定服務器地址和端口 

      Socket socket = new Socket(“localhost”, 8888); 

      // 獲取輸出流，向服務器發送信息 

      OutputStream os = socket.getOutputStream();// 字節輸出流 

      PrintWriter pw = new PrintWriter(os);// 字節流轉化爲字符流 

      pw.write(“我是客戶端”); 

      pw.flush(); 

      socket.shutdownOutput(); 

      // 獲取輸入流，並讀取服務器端的響應 

      java.io.InputStream is = socket.getInputStream(); 

      BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is)); 

      String info = null; 

      while ((info = br.readLine()) != null) {// 循環讀取客戶端信息 

          System.out.println(“收到服務器端消息： “+info); 

      }

  pw.close();
  br.close();
  is.close();
  os.close();
  socket.close();

} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

Socket UDP通信..

1、UDP（用戶數據報協議）是無連接，不可靠的、無序的。
2、UDP協議以數據報作爲數據傳輸的載體
3、進行數據傳輸時，首先需要將要傳輸的數據定義成數據報（Datagram），在數據報中指明數據所要到達的Socket（主機地址和端口號），然後再將數據報發送出去。
相關操作類
1) DatagramPacket：表示數據報包
2) DatagramSocket :進行端到端通信的類

服務器端實現步驟

1、創建DatagramSocket ，指定端口號
2、創建DatagramPacket
3、接受客戶端發送的數據信息
4、讀取數據

 

  import java.io.IOException; 

  import java.net.DatagramPacket; 

  import java.net.DatagramSocket; 

  import java.net.InetAddress;

public class UDPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {

    //接收客戶端發送的數據
    // 1.創建服務器端DatagramSocket，指定端口
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);
    // 2.創建數據報，用於接收客戶端發送的數據
    byte[] data = new byte[1024];// 創建字節數組，指定接收的數據包的大小
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length);
    // 3.接收客戶端發送的數據
    System.out.println("****服務器端已經啓動，等待客戶端發送數據");
    socket.receive(packet);// 此方法在接收到數據報之前會一直阻塞
    // 4.讀取數據
    String info = new String(data, 0, packet.getLength());
    System.out.println("我是服務器，客戶端說：" + info);

   /*
    * 向客戶端響應數據
    */
    // 1.定義客戶端的地址、端口號、數據
    InetAddress address = packet.getAddress();
    int port = packet.getPort();
    byte[] data2 = "歡迎您!".getBytes();
    // 2.創建數據報，包含響應的數據信息
    DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length, address, port);
   // 3.響應客戶端
     socket.send(packet2);
   // 4.關閉資源
    socket.close();
    }
}

客戶端實現步驟

1、定義發送信息
2、創建DatagramPacket，包含將要發送的數據
3、創建DatagramSocket
4、發送數據

 

 import java.io.IOException; 

 import java.net.DatagramPacket; 

 import java.net.DatagramSocket; 

 import java.net.InetAddress; 

 import java.net.SocketException; 

 import java.net.UnknownHostException;

public class UDPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {

    //向服務器端發送數據
    //1.定義服務器的地址、端口號、數據
    InetAddress address=InetAddress.getByName("localhost");
    int port=8800;
    byte[] data="用戶名：admin;密碼：123".getBytes();
    //2.創建數據報，包含發送的數據信息
    DatagramPacket packet=new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
   //3.創建DatagramSocket對象
   DatagramSocket socket=new DatagramSocket();
   //4.向服務器端發送數據報
   socket.send(packet);

   /*
    * 接收服務器端響應的數據
    */
   //1.創建數據報，用於接收服務器端響應的數據
   byte[] data2=new byte[1024];
   DatagramPacket packet2=new DatagramPacket(data2, data2.length);
   //2.接收服務器響應的數據
   socket.receive(packet2);
  //3.讀取數據
  String reply=new String(data2, 0, packet2.getLength());
  System.out.println("我是客戶端，服務器說："+reply);
  //4.關閉資源
  socket.close();
   }
}

一個小菜鳥的整理，如果有什麼不足，歡迎評論 ^_^
整理自：
鏈接http://www.imooc.com/learn/161

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