20145310 《Java程序设计》第10周学习总结

Posted 2020-09-17

20145310 《Java程序设计》第10周学习总结

教材学习内容总结

网络概述

网络编程就是在两个或两个以上的设备(例如计算机)之间传输数据。程序员所作的事情就是把数据发送到指定的位置，或者接收到指定的数据，这个就是狭义的网络编程范畴。在发送和接收数据时，大部分的程序设计语言都设计了专门的API实现这些功能，程序员只需要调用即可。

网络中的每个设备都会有一个唯一的数字标识，这个就是IP地址。在计算机网络中,现在命名IP地址的规定是IPv4协议，该协议规定每个IP地址由4个0-255之间的数字组成，例如10.0.120.34

为了方便记忆，有创造了另外一个概念——域名(Domain Name)，例如sohu.com等。一个IP地址可以对应多个域名，一个域名只能对应一个IP地址。

端口(port)：在同一个计算机中每个程序对应唯一的端口，这样一个计算机上就可以通过端口区分发送给每个端口的数据了，就是一个计算机上可以并发运行多个网络程序（在硬件上规定，端口的号码必须位于0-65535之间）

网络编程就是两个或多个程序之间的数据交换，和普通的单机程序相比，网络程序最大的不同就是需要交换数据的程序运行在不同的计算机上，这样就造成了数据交换的复杂。

DNS服务器是在实际传输数据以前将域名转换为IP地址的服务器，当用户在浏览器输入域名时，浏览器首先请求DNS服务器，将域名转换为IP地址，然后将转换后的IP地址反馈给浏览器，然后再进行实际的数据传输。

端口是为了让一个计算机可以同时运行多个网络程序，在同一个计算机中每个程序对应唯一的端口，这样一个计算机上就可以通过端口区分发送给每个端口的数据了，换句话说，也就是一个计算机上可以并发运行多个网络程序，而不会在互相之间产生干扰。

服务器端网络编程步骤

监听端口：服务器端属于被动等待连接，所以服务器端启动以后，不需要发起连接，而只需要监听本地计算机的某个固定端口即可。

获得连接：当客户端连接到服务器端时，服务器端就可以获得一个连接，这个连接包含客户端的信息，例如客户端IP地址等等，服务器端和客户端也通过该连接进行数据交换。

交换数据：服务器端通过获得的连接进行数据交换。接收客户端发送过来的数据，然后进行逻辑处理，再把处理以后的结果数据发送给客户端。在数据交换完成以后，关闭和客户端的连接。

关闭连接：当服务器程序关闭时，需要关闭服务器端，通过关闭服务器端使得服务器监听的端口以及占用的内存可以释放出来，实现了连接的关闭。

网络编程中常见的两种结构：C/S结构和B/S结构。C/S结构即客户端/服务器结构，在开发时需要分别开发客户端和服务器端，这种结构的优势在于由于客户端是专门开发的，可以根据需要实现各种效果，它的缺点在于通用性查，维护压力大。B/S结构即浏览器/服务器结构，在开发时只需要开发服务器端即可，这种结构的优势在于开发的压力比较小，不需要维护客户端，但是览器的限制比较大，表现力不强。

P2P程序是一种特殊的程序，应该一个P2P程序中既包含客户端程序，也包含服务器端程序，例如BT，使用客户端程序部分连接其它的种子(服务器端)，而使用服务器端向其它的BT客户端传输数据。

实现服务器端监听的代码为：
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

实现UDP方式的编程，包含客户端网络编程和服务器端网络编程，主要由两个类实现，分别是：
DatagramSocket：实现“网络连接”，包括客户端网络连接和服务器端网络连接。DatagramSocket实现的就是发送数据时的发射器，以及接收数据时的监听器的角色。类比于TCP中的网络连接，该类既可以用于实现客户端连接，也可以用于实现服务器端连接。
DatagramPacket：实现对于网络中传输的数据封装，该类的对象代表网络中交换的数据。在UDP方式的网络编程中，无论是需要发送的数据还是需要接收的数据，都必须被处理成DatagramPacket类型的对象，该对象中包含发送到的地址、发送到的端口号以及发送的内容等。和TCP方式的网络传输相比，IO编程在UDP方式的网络编程中变得不是必须的内容，结构也要比TCP方式的网络编程简单一些。
InetAddress类：该类的功能是代表一个IP地址，并且将IP地址和域名相关的操作方法包含在该类的内部。

UDP编程

使用UDP方式无需建立专用的虚拟连接，由于无需建立专用的连接，所以对于服务器的压力要比TCP小很多，但是使用该种方式最大的不足是传输不可靠，所以在网络编程中，必须要求可靠传输的信息一般使用TCP方式实现，一般的数据才使用UDP方式实现。

UDP方式的网络编程也在Java语言中获得了良好的支持，由于其在传输数据的过程中不需要建立专用的连接等特点，所以在Java API中设计的实现结构和TCP方式不太一样。当然，需要使用的类还是包含在java.net包中。

在Java API中，实现UDP方式的编程，包含客户端网络编程和服务器端网络编程，主要由两个类实现：

DatagramSocket：DatagramSocket实现的是发送数据时的发射器，以及接收数据时的监听器的角色。类比于TCP中的网络连接，该类既可以用于实现客户端连接，也可以用于实现服务器端连接。

DatagramPacket：类的对象代表网络中交换的数据。在UDP方式的网络编程中，无论是需要发送的数据还是需要接收的数据，都必须被处理成DatagramPacket类型的对象，该对象中包含发送到的地址、发送到的端口号以及发送的内容等。

UDP客户端编程：

UDP方式的建立连接和TCP方式不同，只需要建立一个连接对象即可，不需要指定服务器的IP和端口号码，示例如下：

网络协议是指对于网络中传输的数据格式的规定。网络协议的实质是客户端程序和服务器端程序对于数据的一种约定.在进行设计时一般遵循“简单、通用、容易解析”的原则进行。
一般都会涉及到两个网络协议格式：客户端发送数据格式和服务器端反馈数据格式。客户端程序需要完成的处理为：
（1） 客户端发送协议格式的生成
（2） 服务器端反馈数据格式的解析
（3） 服务器端程序需要完成的处理为：
（4） 服务器端反馈协议格式的生成
（5） 客户端发送协议格式的解析
由于各种网络程序使用不同的协议格式，所以不同网络程序的客户端之间无法通用。

客户端发送协议格式：

将用户输入的数字转换为字符串，再将字符串转换为byte数组即可。

例如用户输入16，则转换为字符串“16”，使用getBytes转换为byte数组。

客户端发送“quit”字符串代表结束连接

服务器端发送协议格式：

反馈数据长度为1个字节。数字0代表是质数，1代表不是质数，2代表协议格式错误。

例如客户端发送数字12，则反馈1，发送13则反馈0，发送0则反馈2。

其他（感悟、思考等，可选）

网络编程方面的知识对我们来说很有必要，有必要好好掌握。

代码托管截图：

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	100/100	2/2	10/10	初步认识java
第二周	233/250	1/3	12/22	掌握Java基础语法
第三周	637/787	2/4	20/42	认识对象，对象封装
第四周	500/1287	1/5	20/62	继承与多态，接口与多态
第五周	300/1587	1/6	20/82
第六周	300/1887	2/8	20/102
第七周	300/2187	2/10	20/122
第八周	410/2500	2/12	20/142
第九周	710/3233	2/14	20/162
第10周	210/3345	2/16	20/162

参考资料

• Java学习笔记(第8版)
• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导