JavaLearn #（14）网络及分类TCPUDP协议IPSocketTCP编程UDP编程
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JavaLearn #（14）网络及分类TCPUDP协议IPSocketTCP编程UDP编程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1. 网络基本概念
1.1 计算机网络
定义：是指将地理位置不同的具有独立功能（没有网络可以独立存在的）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
- 主干：计算机网络是计算机系统
- 网络功能：资源共享、信息传递
- 网络组成
- 网络硬件：计算机、外部设备、通信连接
- 网络软件：网络操作系统、网络管理软件、网络通信协议
分类–按照规模：
- 局域网 LAN
- 城域网 MAN
- 广域网 WAN
分类–按照传输介质：
-
同轴电缆网络（类似于有线电视网的电缆）
-
双绞线网络
-
光纤网络（传输的为光信号）
-
卫星网络
分类–拓扑结构：
-
星形网络（最常使用）
-
总线网络：信号在传递过程中都能收到，辨别是自己的则接收
-
环状网络：同样的传递方式
1.2 网络通信协议
在网络中实现通信，必须要有一些约定（通信协议），对速率、传输代码、传输控制步骤等指定标准（好比交通规则）
问题：网络通信涉及内容很多：源地址、目标地址、加密解密、流量控制、路由控制等，如何实现如此复杂的网络协议？
===》分层：将复杂的成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来（同层间可以通信、上一层可以调用下一层，而不与再下一层发生关系）
网络通信协议分层：
- 名义上的标准：ISO --> OSI 参考模型
- 事实上的标准：TCP/IP协议栈
数据的封装与拆封：在传输过程中，经过每一层，都需要添加各种数据，最终发送到另一端，另一端再拆解这些数据
1.3 TCP/IP协议栈
网络通信最常采用的协议
- 网络层主要协议：IP协议
- 传输层主要协议：TCP 和 UDP 协议
1.4 TCP协议
面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议（打电话的案例）
- 面向连接（一段信息分段后发送，发送顺序和接收顺序一致）
- 点到点的通信
- 高可靠性：三次握手
- 占用系统资源多、效率低
应用案列：HTTP、FTP、Telnet、SMTP
1.5 UDP协议
无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务（发电报、发送群发短信）
- 非面向连接，传输不可靠，可能丢失（一段信息分段后发送，不一定哪一段先到达）
- 发送不管对方是否准备好，接收方收到后也不回复
- 可以广播发送
- 非常简单的协议，开销少
应用案例：DNS、SNMP
1.6 IP地址和端口
IP地址，用来标志网络中的一个通信实体（计算机、路由器）的地址
分类：
- IPV4：32位地址，点分十进制表示，如192.168.0.1
- IPV6：128位写个8个16位的无符号整数，每个整数用4个十六进制位标识，数之间用 : 分割
特殊的 IP 地址：
- 127.0.0.1：本机地址
- 192.168.0.0 – 192.168.255.255 私有地址，专门为组织机构内部使用
端口（port）：
- IP地址用来标志一台计算机，但一个计算机可以提供多种应用程序，使用端口来区分应用程序
- 范围：0 – 65535（16位整数）
端口分类：
- 0 – 1023 ：公认端口（比如 80给了 WWW，21给了 FTP等）
- 1024 – 49151：注册端口（分配给用户或应用程序）
- 49152 – 65535：动态/私有端口
IP和端口API：
- InetAddress 类：封装计算机的 ip地址，没有端口
- InetSocketAddress：包含端口，用于 socket 通信
1.7 URL 统一资源定位符
Uniform Resource Locator：由 4部分组成：协议、存放资源的主机域名、端口号、资源文件名
1.8 Socket 套接字
Socket实际是传输层供给应用层的编程接口
类似于寄信：用户（应用层）将信（数据）投入邮筒即可（邮筒的口，就是socket），进入Socket之后，怎么送信就是邮局、公路交管（传输层、网络层）等的事。
2. 网络编程常用类
2.1 封装IP地址 – InetAddress
// 1.获取 IP地址
InetAddress ia = InetAddress.getLocalHost(); // 本机的 ip
// 2.操作 IP地址
System.out.println(ia); // DESKTOP-F31QQ1H/192.168.0.102
System.out.println(ia.getHostAddress()); // 192.168.0.102
System.out.println(ia.getHostName()); // DESKTOP-F31QQ1H
InetAddress ia2 = InetAddress.getByName("www.lwclick.com"); // 通过域名获取ip
System.out.println(ia2);
2.2 封装 IP 和 Port – InetSocketAddress
// 创建一个 InetSocketAddress 对象
InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress("www.lwclick.com", 8888);
// 获取对象内容
System.out.println(isa); // www.lwclick.com/104.21.41.202:8888
System.out.println(isa.getAddress()); // www.lwclick.com/104.21.41.202
System.out.println(isa.getPort()); // 8888
2.3 URL类
// 创建一个 URL 协议：https 域名/IP地址：lwclick.com 端口：80 路径：/categories/mysql/
URL url = new URL("https://lwclick.com:80/categories/MySQL/");
// 获取 URL 各个组成部分
System.out.println(url.getProtocol()); // https
System.out.println(url.getHost()); // lwclick.com
System.out.println(url.getPort()); // 80
System.out.println(url.getDefaultPort()); // 443 默认的 https 端口
System.out.println(url.getPath()); // /categories/MySQL/
3. TCP编程
3.1 一次单向通信
-
服务器端：
-
创建 ServerSocket，在指定端口监听（
accept()方法）并处理请求（如果客户端请求到来，返回对应的Socket，否则的话一直等待，线程也被阻塞）
-
-
客户端：
- 创建 Socket，需要指定服务器的 ip 和端口号，向服务器发送和接收响应
-
发送数据：
- 需要使用输出流（OutputStream），可以通过 DataOutputStream 和 ObjectOutputStream 进行包装，提高效率
-
接收数据：
- 使用输入流（InputStream），使用 DataInputStream 和 ObjectInputStream 进行包装
服务器端：
public class LoginServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1.创建一个 ServerSocket，配置监听端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
// 2.使用 ServerSocket 在指定端口监听
Socket socket = serverSocket.accept(); // 请求不到，在此阻塞； 请求到了，返回一个socket，继续执行
// 3.接收客户端的请求数据，输出结果
InputStream is = socket.getInputStream(); // 获取流
DataInputStream dis = new DataInputStream(is); // 同样使用数据流进行包装
String info = dis.readUTF(); // 读取对应类型的写入的数据
System.out.println("客户端的请求：" + info);
// 4.关闭资源
dis.close();
serverSocket.close();
}
}
客户端：
public class LoginClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1.创建一个 Socket，指明服务器端ip和端口
Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8080); // InetAddress.getByName()获取ip
// 2.发送数据给服务器端
OutputStream os = socket.getOutputStream(); // 信息通过流发送，输出流
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os); // 数据流进行包装
dos.writeUTF("userName=lwclick&pwd=123");
// 3.关闭资源
dos.close(); // 关闭高层流，低层自动关闭
}
}
注意：测试时，服务器端需要先启动，然后再启动客户端
3.2 一次双向通信
服务器端：
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
Socket socket = serverSocket.accept();
InputStream is = socket.getInputStream();
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
String info = dis.readUTF();
System.out.println("客户端的请求：" + info);
// ============================== 向客户端发送数据 =====================================
// 4. 给客户端一个响应
OutputStream os = socket.getOutputStream(); // 此处的socket为接收的客户端的响应
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
dos.writeUTF("登录成功，欢迎！");
// 5.关闭资源
dos.close();
dis.close();
serverSocket.close();
}
客户端：
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket socket = new Socket(InetAddress.getL ocalHost(), 8080);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
dos.writeUTF("userName=lwclick&pwd=123");
// ============================== 接收服务器端反馈 =====================================
// 3.接收服务器端响应，并输出
InputStream is = socket.getInputStream();
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
String info = dis.readUTF();
System.out.println("服务器端的响应：" + info);
// 4.关闭资源
dis.close();
dos.close();
}
3.3 传输对象
User 类：在网络上传输，类一定要实现序列化接口
public class User implements Serializable {
private String userId;
private String password;
// getter / setter / toString / constructor
}
服务器端：
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
Socket socket = serverSocket.accept();
InputStream is = socket.getInputStream();
// =============== 此处使用【对象流】接收数据 ===================
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
User user = (User)ois.readObject();
System.out.println("客户端的请求：" + user);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
if (user.getUserId().indexOf("lwclick") >= 0 && user.getPassword().length() > 6) {
dos.writeUTF("登录成功，欢迎！");
} else {
dos.writeUTF("登录失败，请重试！");
}
dos.close();
ois.close();
serverSocket.close();
}
客户端：
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8080);
// 获取用户输入
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.print("userId: ");
String userId = sc.next();
System.out.print("password: ");
String password = sc.next();
User user = new User(userId, password);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
// 【对象流】进行包装
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);
oos.writeObject(user);
InputStream is = socket.getInputStream();
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
String info = dis.readUTF();
System.out.println("服务器端的响应：" + info);
dis.close();
oos.close();
}
3.4 引入多线程
将服务器端接到请求后的处理步骤，放到线程的 run()方法 中，每过来一个请求，就创建一个线程去执行
线程类：
public class LoginThread extends Thread {
private Socket socket;
public LoginThread() {
}
public LoginThread(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
DataOutputStream dos = null;
ObjectInputStream ois = null;
try {
InputStream is = socket.getInputStream();
ois = new ObjectInputStream(is);
User user = (User)ois.readObject();
System.out.println("客户端的请求：" + user);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
dos = new DataOutputStream(os);
if (user.getUserId().indexOf("lwclick") >= 0 && user.getPassword().length() > 6) {
dos.writeUTF("登录成功，欢迎！");
} else {
dos.writeUTF("登录失败，请重试！");
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (dos != null) {
dos.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
if (ois != null) {
ois.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
服务器端： 为每一个登录请求，创建一个线程来处理
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
int i = 1;
while (true) {
Socket socket = serverSocket.accept();
// 为每一个登录请求，创建一个线程来处理
new LoginThread(socket).start();
// 统计客户端的IP地址和总的请求次数
InetAddress ia = socket.getInetAddress();
System.out.println("这是第" + (i++) + "个请求，对方的IP地址是：" + ia.getHostAddress());
}
}
客户端：（无需改变）
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8080);
// 获取用户输入
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.print("userId: ");
String userId = sc.next();
System.out.print("password: ");
String password = sc.next();
User user = new User(userId, password);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
// 【对象流】进行包装
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);
oos.writeObject(user);
InputStream is = socket.getInputStream();
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
String info = dis.r以上是关于JavaLearn #（14）网络及分类TCPUDP协议IPSocketTCP编程UDP编程的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
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