网络编程

本文转载自查看原文 2021-10-28 15:37 106 JavaSE

网络编程

1.1概述

打电话-----------连接------接了------通话 TCP

发短信---------发送了就完事了-----接收 UDP

计算机网络：

计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

网络编程的目的：

传播交流信息，数据交换。通信

想要达到这个效果需要什么：

如何准确地定位网络上的一台主机 192.168.16.124：端口，定位到这个计算机的某个资源
找到了这个主机，传输数据

JavaWeb：网页编程 B/S架构

网络编程：TCP/IP C/S架构

1.2、网络通信的要素

如何实现网络的通信？

通信双方地址：

ip 唯一的
端口
192.168.16.124:5900 IP加端口就能定位到某一个具体计算机上具体的应用。

规则：网络通信协议

TCP/IP参考模型：

小结：

网络编程中有两个主要的问题
- 如何准确地定位到网络上的一台或者多台主机
- 找到主机之后如何进行通信
网络编程中的要素
- IP和端口号
- 网络通信协议
Java万物皆对象

1.3、IP

ip地址：InetAddress

唯一定位一台网络上的计算机
127.0.0.1：本机 localhost
ip地址的分类
- IP地址分类 IPV4/IPV6
  - IPV4 127.0.0.1 4个字节组成，每个字节的长度为0-255。 42亿~； 2011年用尽；
  - IPV6 fe80::a8dd:4442:e28a:bc7f%13 128位。8个无符号整数！但这个不全，完整的类似于下面这样。
```
2001:0bb2:aaaa:0015::0000:0000:1aaa:1312
```
    例如这样一个ipv6地址
    2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344
    一共8组，每组4个数字，一共32个数，每个数字都是十六进制数，一个十六进制数可以写成4个二进制数（十六进制最大的数是f，二进制表示为1111，所以一个十六进制数可以写成4个二进制数）。
    可以理解为有多少位就是多少个二进制数
    所以，32×4=128位
- 公网（互联网） - 私网（局域网）
  - ABCD类地址
  - 192.168.xx.xx 专门给组织内部使用的
域名：记忆IP问题
- IP：

InetAddress这个类没有字段没有构造器，所以是不能new出来的，只能通过静态方法返回本身才能拿到这个类

所以没有构造器就不能new出来

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

//测试IP
public class TestInetAddress {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //查询本机地址
            InetAddress inetAddress1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            System.out.println(inetAddress1);
            InetAddress inetAddress3 = InetAddress.getByName("localhost");
            System.out.println(inetAddress3);
            InetAddress inetAddress4 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inetAddress4);

            //查询网站ip地址
            InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println(inetAddress2);

            //常用方法
            // System.out.println(inetAddress2.getAddress()); //这个不重要
            //System.out.println(inetAddress2.getCanonicalHostName()); //规范的名字  这个也不重要
            System.out.println(inetAddress2.getHostAddress()); //ip
            System.out.println(inetAddress2.getHostName()); //域名  或者自己电脑的名字


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

1.4、端口

端口表示计算机上的一个程序的进程（任务管理器中的pid是进程id，不是端口号）；

不同的进程有不同的端口号！用来区分软件！
被规定 0~65535
TCP端口/UDP端口，每一个都有0~65535 所以一共65535 * 2 单个协议下，端口号不能冲突。但是假设 tcp用80端口，udp也可以用80端口，不冲突。

端口分类

公有端口 0~1023
- HTTP：80
- HTTPS：443
- FTP：21
- TELENT：23
程序注册端口：1024~49151，分配给用户或者程序
- Tomcat：8080
- MySQL：3306
- Oracle：1521

动态、私有端口：49152~65535

netstat -ano #查看所有的端口
netstat -ano|findstr "5900"   #  查看指定的端口   #这个|竖线在Linux里是管道过滤的意思，先查找|后面的话，再代入到前面的
tasklist|findstr"8696"  #查看指定端口的进程

用netstat -ano看到的本地地址冒号后面的才是端口号

import java.net.InetSocketAddress;

//socket：套接字
public class TestInetSocketAddress {
    public static void main(String[] args) {

        InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080);
        InetSocketAddress socketAddress2 = new InetSocketAddress("localhost", 8080);
        System.out.println(socketAddress);
        System.out.println(socketAddress2);

        System.out.println(socketAddress.getAddress());
        System.out.println(socketAddress.getHostName()); //地址 在此电脑系统盘windows->system32->drivers->etc->hosts文件里，如果修改过127.0.0.1，则为修改的值，没改过，输出的就是127.0.0.1
        System.out.println(socketAddress.getPort());

    }
}

端口映射：

1.5、通信协议

协议：就是一种约定。

网络通信协议：速率，传输码率，代码传输结构，传输控制......

问题：非常的复杂

大事化小：分层！

TCP/IP协议簇：实际上是一组协议

里面两个重要的协议：

TCP：用户传输协议
UDP：用户数据报协议

出名的协议：

TCP：用户传输协议
IP：网络互连协议

TCP UDP对比

TCP：打电话

连接，稳定
三次握手四次挥手
```
最少需要三次，才能保证稳定链接！
A：你瞅啥
B：瞅你咋地
A：干一场！


A：我要走了
B：你真的要走了吗？
B：你真的真的要走了吗？
A：我真的要走了
```
三次握手：

1、发送端首先发送一个带SYN（synchronize）标志的数据包给接收方【第一次的seq序列号是随机产生的，这样是为了网络安全，如果不是随机产生初始序列号，黑客将会以很容易的方式获取到你与其他主机之间的初始化序列号，并且伪造序列号进行攻击】

2、接收端收到后，回传一个带有SYN/ACK（acknowledgement）标志的数据包以示传达确认信息【SYN 是为了告诉发送端，发送方到接收方的通道没问题；ACK 用来验证接收方到发送方的通道没问题】

3、最后，发送端再回传一个带ACK标志的数据包，代表握手结束
若在握手某个过程中某个阶段莫名中断，TCP协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。

四次挥手：

1、主动断开方（客户端/服务端）-发送一个 FIN，用来关闭主动断开方（客户端/服务端）到被动断开方（客户端/服务端）的数据传送

2、被动断开方（客户端/服务端）-收到这个 FIN，它发回一个 ACK，确认序号为收到的序号加1 。和 SYN 一样，一个 FIN 将占用一个序号

3、被动点开方（客户端/服务端）-关闭与主动断开方（客户端/服务端）的连接，发送一个FIN给主动断开方（客户端/服务端）

4、主动断开方（客户端/服务端）-发回 ACK 报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1
客户端、服务端
传输完成，释放连接，效率低

UDP：发短信

不连接，不稳定
客户端、服务端：没有明确的界限
不管有没有准备好，都可以发给你
导弹
DDOS：洪水攻击！（饱和攻击）

1.6、Tcp

客户端

连接服务器 Socket
发送消息

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;


//客户端
public class TCPClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;

        try {
            //1、要知道服务器的地址、端口号
            InetAddress serverIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port = 9999;
            //2、创建一个socket连接
            socket = new Socket(serverIP, port);
            //3、发送消息  IO流
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好".getBytes());

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //关闭的时候记得先开后关原则
            if (os != null) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }

    }
}

服务器

建立服务的端口 ServerSocket
等待用户连接 accept
接收用户的消息

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

//服务端
public class TCPServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;

        try {
            //1、服务端得有一个地址
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            //2、等待客户端连接
            socket = serverSocket.accept();
            //3、读取客户端的消息
            is = socket.getInputStream();

            /*
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
                String msg = new String(buffer, 0, len);
                System.out.println(msg);
            }
            这是一种暴力的写法，会有问题，发送的是汉字的话可能会超过1024，输出会乱码。
             */

            //管道流
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
                baos.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println(baos.toString());



        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //关闭资源
            if (baos != null){
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (is != null) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (serverSocket != null) {
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }

    }
}

文件上传

TCPServerDemo02（服务器端）：

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建服务
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
        //2.监听客户端的连接
        Socket socket = serverSocket.accept();//阻塞式监听，会一直等待客户端连接
        //3.获取输入流
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4.文件输出
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("receive.jpg")); //文件输出流
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len=is.read(buffer))!=-1) {
            fos.write(buffer,0,len);
        }



        //通知客户端接收完毕了
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("我接收完毕了，你可以断开了".getBytes());

        //5.关闭资源
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

TCPClientDemo02（客户端）：

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class TCPClientDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1.创建一个socket连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9000);
        //2.创建一个输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.文件流->读取文件
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("tupian.jpg"));
        //4.文件流->写出文件
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len=fis.read(buffer)) !=-1) {
            os.write(buffer,0,len);
        }

        //通知服务器，我已经结束了
        socket.shutdownOutput(); //我已经传输完了,一定要有这一行，否则会一直等待

        //确定服务器接收完毕，才能够断开连接
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //String byte[] 服务器端的getBytes()返回的是一个字符串，所以用字符串的管道流
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); //因为接收过来的不知道是什么，所以要用一个管道流来接收
        byte[] buffer2 = new byte[1024];
        int len2;
        while ((len2=inputStream.read(buffer2))!=-1) {
            baos.write(buffer2,0,len2);
        }

        System.out.println(baos.toString());


        //5.关闭资源
        baos.close();
        inputStream.close();
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

客户端读取文件，把文件写出去，写道管道流中。

服务器端连接客户端，获取输入流，再输出文件。

Tomcat

服务端

自定义 S
Tomcat服务器 S ：Java后台开发！

客户端

自定义 C
浏览器 B

1.7 UDP

发短信：不用连接，需要知道对方的地址

UDPServerDemo01（接收端）：

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

//还是要等待客户端的连接！
public class UDPServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        //接收数据包
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);//接收

        socket.receive(packet); //阻塞接收

        System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));  //这行代码是输出包中的内容，传过来的是byte，转化为String
        //数据包是字节流，转化为字符流

        //关闭连接
        socket.close();
    }

UDPClientDemo01（发送端）：

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

//不需要连接服务器
public class UDPClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.建立一个Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        //2.建个包
        String msg = "你好啊，服务器！";

        //发送给谁
        InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 9090;
        //数据，数据的长度，要发送给谁
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, localhost, port);

        //3.发送包
        socket.send(packet);

        //4.关闭流
        socket.close();
    }
}

循环发送消息

接收端：

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class UDPReceiveDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);

        //准备接收包裹
        byte[] container = new byte[1024];
        while (true) {

            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);

            //断开连接
            byte[] data = packet.getData();
            String receiveData = new String(data, 0, data.length);
            System.out.println(receiveData);
            if (receiveData.equals("bye")) {
                break;
            }

            socket.receive(packet);//阻塞式接收包裹
        }
        socket.close();
    }
}

发送端：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;

public class UDPSenderDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);

        //准备数据：控制台读取 System.in
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        while (true) {
            String data = reader.readLine();
            byte[] datas = data.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, datas.length, new InetSocketAddress("localhost", 6666)); //有send就需要一个DatagramPacket

            socket.send(packet);
            if (data.equals("bye")) {
                break;
            }
        }

        socket.close();
    }
}

在线咨询：两个人都可以是发送方，也都可以是接收方。

TalkSend：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;

public class TalkSend implements Runnable{
    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader reader = null;

    private int fromPort;
    private String toIP;
    private int toPort;

    public TalkSend(int fromPort, String toIP, int toPort) {
        this.fromPort = fromPort;
        this.toIP = toIP;
        this.toPort = toPort;

        try {
            socket = new DatagramSocket(fromPort);
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {

        while (true) {
            try {
                String data = reader.readLine();
                byte[] datas = data.getBytes();
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas,0,datas.length,new InetSocketAddress(this.toIP,this.toPort));
                socket.send(packet);
                if (data.equals("bye")) {
                    break;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}

TalkReceive：

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

public class TalkReceive implements Runnable{

    DatagramSocket socket = null;
    private int port;
    private String msgFrom;

    public TalkReceive(int port,String msgFrom) {
        this.port = port;
        this.msgFrom = msgFrom;
        try {
            socket = new DatagramSocket(port);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                //准备接收包裹
                byte[] container = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container,0,container.length);
                socket.receive(packet); //阻塞式接收包裹

                //断开连接 bye
                byte[] data = packet.getData();
                String receiveData = new String(data, 0, data.length);

                System.out.println(msgFrom + "：" + receiveData);

                if (receiveData.equals("bye")) {
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}

TalkStudent：

public class TalkStudent {
    public static void main(String[] args) {
        //开启两个线程
        new Thread(new TalkSend(7777,"localhost",9999)).start();
        new Thread(new TalkReceive(8888,"老师")).start();
    }
}

TalkTeacher:

public class TalkTeacher {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new TalkSend(5555,"localhost",8888)).start();
        new Thread(new TalkReceive(9999,"学生")).start();
    }
}

1.8URL

https://www.baidu.com/

URL：统一资源定位符：定位资源的，定位互联网上的某一个资源

DNS域名解析：把一个域名变成一个IP

协议：//IP地址：端口/项目名/资源

url下载文件：

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

public class URLDown {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //1.下载地址
        URL url = new URL("http://localhost:8080/naraku/SecurityFile.txt");

        //2.连接到这个资源
        HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();

        InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("SecurityFile.txt");

        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len=inputStream.read(buffer))!=-1){
            fos.write(buffer,0,len); //写出这个数据
        }

        fos.close();
        inputStream.close();
        urlConnection.disconnect();
    }

}

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