Java-网络编程思维导图

网络编程

• 网络基础
  • 互联网
    • 互联网是网络的网络（internet），即把很多计算机网络连接起来，形成一个全球统一的互联网。
  • IP地址
    • IPv4和IPv6
      • IPv4
        • IPv4采用32位地址
          • 大约有2^32个(约42亿)目前已经耗尽
      • IPv6
        • IPv6采用64位地址
          • 大约有2^128(约340万亿亿亿亿)个
    • 公网和内网
      • 公网IP地址
        • 可以直接被访问
      • 内网IP地址
        • 只能在内网访问
        • 例如：192.168.x.x 10.x.x.x
    • 特殊的IP
      • 本机地址
        • 127.0.0.1
    • 网络号(network number)
      • 网络号 = IP & 子网掩码
  • 域名
    • 因为直接记忆IP地址非常困难，所以我们通常使用域名访问某个特定的服务。域名解析服务器DNS负责把域名翻译成对应的IP，客户端再根据IP地址访问服务器。
    • 特殊的域名
      • 本机域名localhost 对应的IP：127.0.0.1
  • 网络模型
    • 应用层
      • 功能
        • 直接为用户的应用进程（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供服务
      • 应用层协议
        • 如支持万维网应用的HTTP协议，
        • 支持电子邮件的SMTP协议
        • 支持文件传送的FTP协议，DNS，POP3，SNMP，Telnet等等
    • 传输层
      • 功能
        • 负责向两个主机中进程之间的通信提供服务
      • 复用和分用
        • 复用
          • 多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务
        • 分用
          • 把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程
      • 传输层协议
        • TCP
          • 面向连接的，数据传输的单位是报文段，能够提供可靠的交付。
        • UDP
          • 无连接的，数据传输的单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付”。
    • 网络层
      • 功能
        • 1、负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
        • 2、选中合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组，能够通过网络中的路由器找到目的主机。
      • 网络层协议
        • IP,ICMP,IGMP,ARP,RARP
    • 数据链路层
      • 功能
        • 两个主机之间的数据传输，总是在一段一段的链路上传送的，也就是说，在两个相邻结点之间传送数据是直接传送的(点对点)。
      • 数据链路层协议
        • PPP
          • 用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案
      • 透明
        • 含义
          • 某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样
          • 数据链路层对这些数据来说是透明的
        • 功能
          • 1、在接收数据时，控制信息使接收端能知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。
          • 2、控制信息还使接收端能检测到所收到的帧中有无差错。
    • 物理层
      • 功能
        • 透明地传送比特流
• Socket(套接字)和port(端口号)
  • 端口号
    • 使用的一个用来标识一台主机的某个应用程序
    • 端口号不是计算机实际存在的某个物理位置， 而是一种软件上的抽象。
    • 范围：0~65536
      • 0~1023
        • 特权端口，已经分配给指定的应用程序
  • Socket
    • Socket是一个抽象概念，一个应用程序通过一个Socket来建立一个远程连接
      • 服务器端
        • 它的Socket是指定的IP地址和指定的端口号
        • 等待、监听客户端的连接请求
      • 客户端
        • 它的Socket是它所在计算机的IP地址和一个由操作系统分配的随机端口号
        • 需要知道服务器端的主机名和端口号。 客户端试图与服务端指定端口号的应用程序
    • 简单理解
      • Socket = IP + Port
    • Java提供的接口
      • ServerSocket
        • 服务端
      • Socket
        • 客户端
    • 基本结构
      • 1、双方创建套接字
      • 2、创建连接到套接字的输入输出流
      • 3、按照协议对套接字进行读写操作
      • 关闭套接字对象
• TCP编程
  • 服务端
    • 监听8080端口
      • ServerSocket ss = new ServerSocket(8080);
    • 等待接收客户端请求
      • Socket socket = ss.accept();
    • 获取客户端输入流
      • InputStream in = socket.getInputStream(); InputStreamReader isr = new InputStreamReader(in); BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
    • 获取客户端的输入数据
      • String str = br.readLine(); System.out.println("客户端数据" + str);
    • 将数据输出到客户端
      • BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); OutputStream os = socket.getOutputStream(); PrintWriter pw = new PrintWriter(os,true); String info = input.readLine(); pw.println(info);
    • 关闭
  • 客户端
    • 指定请求IP和端口号的服务器
      • Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8080);
    • 获取输入流
      • InputStream in = socket.getInputStream(); InputStreamReader is = new InputStreamReader(in); BufferedReader br = new BufferedReader(is);
    • 接收控制台的输入
      • OutputStream os = socket.getOutputStream(); PrintWriter pw = new PrintWriter(os,true); BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); String info = input.readLine(); pw.println(info);
    • 输出服务端信息
      • String str = br.readLine(); System.out.println("服务器的信息：" + str);
    • 关闭
• UDP编程
  • 服务端
    • 构建Socket对象
      • DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
    • 将数据打包成数据报
      • String info = "Hello Python"; byte[] bytes = info.getBytes(); int length = info.length(); InetAddress byName = InetAddress.getByName("localhost"); int port = 8080; DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,length,byName,port);
    • 发送数据报
      • ds.send(dp);
  • 客户端
    • 构建Socket对象
      • DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8080);
    • 接收数据
      • byte[] buf = new byte[1024]; DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, 1024); ds.receive(dp);
    • 提取数据
      • byte[] data = dp.getData(); int length = dp.getLength(); String info = new String(data,0,length); System.out.println(info);
• HTTP编程
  • HTTP基础
    • HTTP是超文本传输协议，它是基于TCP协议之上的一种请求-响应协议
    • HTTP请求(Request)
      • POST请求
        • 请求行+请求头+请求体(头和体用一个空行分隔)
          • 请求行
            • POST /* HTTP/1.1 (POST的请求方式，/*是路径, HTTP/1.1是版本号)
          • 请求头
            • Host：表示请求的域名 User-Agent：表示客户端自身标识信息 Accept：表示客户端能处理的HTTP响应格式 Accept-Language：表示客户端接收的语言
          • 请求体
            • 报文体，它将一个页面表单中的组件值通过param1=value1¶m2=value2的键值对形式编码成一个格式化串。
      • GET请求
        • Header
          • GET /* HTTP/1.1 (GET的请求方式，/*是路径, HTTP/1.1是版本号) Host：表示请求的域名 User-Agent：表示客户端自身标识信息 Accept：表示客户端能处理的HTTP响应格式 Accept-Language：表示客户端接收的语言
    • HTTP响应(Response)
      • Header+Body
        • HTTP/1.1 200 OK (HTTP版本 响应代码 响应说明) Content-Type: text/html Content-Length: 133251

          Hello

  • HTTP编程
    • URL类
      • 创建对象
        • URL url = new URL("http://www.example.com/path/to/target?a=1&b=2");
      • 打开连接
        • HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
      • 请求参数设置
        • conn.setRequestMethod("GET");//请求方式 conn.setUseCaches(false); //内容类型是否可序列化的java对象 conn.setConnectTimeout(5000); // 请求超时5秒
      • 设置HTTP头
        • conn.setRequestProperty("Accept", "*/*"); conn.setRequestProperty("User-Agent", "Mozilla/5.0 (compatible; MSIE 11; Windows NT 5.1)");
      • 连接并发送HTTP请求:
        • conn.connect();
      • 判断HTTP响应是否200
        • if (conn.getResponseCode() != 200) { throw new RuntimeException("bad response"); }
      • 获取所有响应Header
        • Map<string, list<string="">> map = conn.getHeaderFields(); for (String key : map.keySet()) { System.out.println(key + ": " + map.get(key)); }
      • 获取响应内容
        • InputStream input = conn.getInputStream(); ...
    • HttpClient类
      • 创建一个全局HttpClient实例
        • static HttpClient httpClient = HttpClient.newBuilder().build();
          • 因为HttpClient内部使用线程池优化多个HTTP连接，可以复用
      • GET
        • 创建请求对象
          • HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder(new URI(url))
        • 设置Header
          • request.header("User-Agent", "Java HttpClient").header("Accept", "*/*")
        • 设置超时
          • request.timeout(Duration.ofSeconds(5))
        • 设置版本
          • request.version(Version.HTTP_2).build()
        • HttpClient发送
          • HttpResponse response = httpClient.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
            • 获取图片
              • httpClient.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofByteArray());
            • 内容很大,获取InputStream流
              • httpClient.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofInputStream());
        • HTTP允许重复的Header，因此一个Header可对应多个Value
          • Map<string, list<string="">> headers = response.headers().map(); for (String header : headers.keySet()) { System.out.println(header + ": " + headers.get(header).get(0)); } System.out.println(response.body().substring(0, 1024) + "...");
      • POST
        • 创建请求对象
          • String url = "http://www.example.com/login"; String body = "username=bob&password=123456"; HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder(new URI(url));
        • 设置Header
          • request.header("Accept", "*/*") request.header("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded")
        • 设置超时
          • request.timeout(Duration.ofSeconds(5));
        • 设置版本
          • request.version(Version.HTTP_2)
        • 使用POST并设置Body
          • request.POST(BodyPublishers.ofString(body, StandardCharsets.UTF_8)).build();
        • HttpClient发送
          • HttpResponse response = httpClient.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString()); String s = response.body();