软件结构:
分为两种:一种是C/S,一种是B/S
C/S结构:全称为Client/Server结构,是指客户端和服务器结构,常见的程序有QQ.迅雷等软件.
B/S结构:是指Brower/Server结构,是指浏览器和服务器结构,常见的有谷歌.火狐等.
这两种架构都离不开网络的支持.
什么是网络编程?
就是在一定的协议下,实现两台计算机的通信的程序.
什么是网络通信协议?
网络通信就是对计算机必须遵守的规则,只有遵守这些规则,计算机之间才能进行通信.这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样.协议中对数据的传输格式,传输速率,传输步骤等做了统一规定,通信双方必须同时遵守,最终完成数据交互.
TCP/IP协议:传输控制协议/因特网互联网协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol),是Iintenet最基本.最广泛的协议.它定义了计算机如何连入因特网,以及数据如何在他们之间进行传输的标准.它的内部包含了一系列的用于处理数据通信的协议.并采用了4层的分层模型.每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求.
协议分类:
通信的协议还是比较复杂的.java,net包中包含的类和接口,他们提供了低层次的通信细节.我们可以直接使用这些类和接口,来专注于网络程序开发,而不用考虑通信的细节.
java.net包中提供了两种常见的网络协议的支持:
TCP:传输控制协议.TCP协议是面向连接的通信协议,即传输数据之前,在发送端和接收端建立逻辑连接,然后再传输数据,它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输..
三次握手:TCP协议中,在发送数据的准备阶段,客户端和服务器之间的三次交互,以保证连接的可靠.
第一次握手:客户端想服务器端发送连接请求,等待服务器确认.
第二次握手,服务器端向客户端回送一个响应,通知客户端收到了连接请求.
第三次握手,客户端再次向服务器端发送确认信息,确认连接,整个交互过程如下图所示:
完成三次握手,连接建立后,客户端和服务器就可以开始进行数据传输了,由于这种面向连接的特性,TCP协议可以保证传输数据的安全,所以应用十分广泛,
应用场景: 下载文件,浏览网页等.
如果需要断开连接的时候需要进行四次挥手:
1）客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
2）服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
3）客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
4）服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。
5）客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。
6）服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。
UDP:用户数据报协议.UDP协议是一个面向无连接的协议.传输数据时,不需要建立连接,不管对方服务是否启动,直接将数据,数据源和目的地都封装在数据报中,直接发送.每个数据包的大小都限制在64K之内,它是不可靠协议,因为无连接,所以传输速度快,但是容易丢失数据,
日常应用中,例如视频会议,QQ聊天等.
网络三要素:
协议.ip.端口号
协议的话,一般常用的就是TCP 和UDP
IP这里做一下简单的介绍:
IP:指的是互联网协议地址.IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号,假如我们把"个人电脑"比作"一台电话"的话,那么ip就相当于电话号.
ip地址分类:
Pv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成 a.b.c.d 的形式，例如 192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。
IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。有资料显示，全球IPv4地址在2011年2月分配完毕。
为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成 ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789 ，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。
常用命令
查看本机IP地址，在控制台输入：
ipconfig
检查网络是否连通，在控制台输入：
ping 空格 IP地址 ping 220.181.57.216 ping www.baidu.com
特殊的IP地址
本机IP地址： 127.0.0.1 、 localhost 。
端口号:
网络通信,本质上是两个进程(应用程序)的通信.每台计算机都有很多进程,那么在网络通信时,如何区分这些进程呢?
如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备,那么端口号就可以唯一标识设备中的进程(应用程序)了.
端口号:用两个字节表示的整数,它的取值范围是0-65535.其中,0-1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用,普通的应用程序需要使用1024以上的端口号,如果端口好被另外一个服务或者是应用所占用,会导致当前程序启动失败.
利用协议+ip地址+端口号三元组合,就可以标识网络中的进程了,那么进程间的通信就可以利用这个标识与其进程进行交互.
TCP通信协议
TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互,通信的两端,要严格区分为客户端和服务端.
两端通信的步骤是:
1.服务端程序,需要事先启动,等待客户端连接.
2.客户端主动连接服务器端,连接成功才能通信,服务端不可以主动连接客户端
在java.net中,提供了两个类用于实现TCP通信程序:
1.客户端:java,netSocket类表示.创建Socket对象,向服务端发送连接请求,两者建立连接开始通信.
2.服务端:java.net.ServerSocket类表示.创建ServerSocket对象,相当于开启了一个服务,并等待客户端的连接.
Socket类
Socket 类：该类实现客户端套接字，套接字指的是两台设备之间通讯的端点
构造方法:
public Socket(String host, int port) :创建套接字对象并将其连接到指定主机上的指定端口号。如果指定的host是null ，则相当于指定地址为回送地址。
注意:
回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址（Loopback Address），主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，立即返回，不进行任何网络传输。
构造举例，代码如下：
Socket client = new Socket("127.0.0.1", 6666);
成员方法:
public InputStream getInputStream() ： 返回此套接字的输入流。
如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的InputStream 的所有操作也关联该通道。
关闭生成的InputStream也将关闭相关的Socket。
public OutputStream getOutputStream() ： 返回此套接字的输出流。
如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的OutputStream 的所有操作也关联该通道。
关闭生成的OutputStream也将关闭相关的Socket。
public void close() ：关闭此套接字。
一旦一个socket被关闭，它不可再使用。
关闭此socket也将关闭相关的InputStream和OutputStream 。
public void shutdownOutput() ： 禁用此套接字的输出流。
任何先前写出的数据将被发送，随后终止输出流。
ServerSocket类
ServerSocket 类：这个类实现了服务器套接字，该对象等待通过网络的请求.
构造方法
public ServerSocket(int port) ：使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上，参数port就是端口号。
构造举例，代码如下：
ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
成员方法
public Socket accept() ：侦听并接受连接，返回一个新的Socket对象，用于和客户端实现通信。该方法会一直阻塞直到建立连接。
简单的TCP网络程序
TCP通信分析图解
1. 【服务端】启动,创建ServerSocket对象，等待连接。
2. 【客户端】启动,创建Socket对象，请求连接。
3. 【服务端】接收连接,调用accept方法，并返回一个Socket对象。
4. 【客户端】Socket对象，获取OutputStream，向服务端写出数据。
5. 【服务端】Scoket对象，获取InputStream，读取客户端发送的数据。
6. 【服务端】Socket对象，获取OutputStream，向客户端回写数据。
7. 【客户端】Scoket对象，获取InputStream，解析回写数据。
8. 【客户端】释放资源，断开连接。
到此，客户端向服务端发送数据成功。
自此，服务端向客户端回写数据。
客户端向服务器发送数据
服务端实现：
import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; /** * @Auther:qingmu * @Description:脚踏实地,只为出人头地 * @Date:Created in 23:33 2019/6/1 */ public class ServerTCP { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("服务端启动"); //创建服务器端的连接 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666); // 接收连接 accept 方法, 返回 socket 对象. Socket server = serverSocket.accept(); // 3.通过socket 获取输入流 InputStream inputStream = server.getInputStream(); // 4.一次性读取数据 // 4.1 创建字节数组 byte[] bytes = new byte[1024]; // 4.2 据读取到字节数组中. int len = inputStream.read(bytes); // 4.3 解析数组,打印字符串信息 String s = new String(bytes, 0, len); System.out.println(s); //5.关闭资源. inputStream.close(); server.close(); } }
客户端实现：
import java.io.IOException; import java.io.OutputStream; import java.net.Socket; /** * @Auther:qingmu * @Description:脚踏实地,只为出人头地 * @Date:Created in 23:26 2019/6/1 */ public class ClientTCP { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("客户端发送请求"); Socket localhsot = new Socket("localhost", 6666); OutputStream outputStream = localhsot.getOutputStream(); outputStream.write("你好么? tcp ,我来了".getBytes()); outputStream.close(); localhsot.close(); } }
服务器向客户端回写数据
服务端实现：
import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; /** * @Auther:qingmu * @Description:脚踏实地,只为出人头地 * @Date:Created in 23:33 2019/6/1 */ public class ServerTCP { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("服务端启动 , 等待连接 .... "); // 1.创建 ServerSocket对象，绑定端口，开始等待连接 ServerSocket ss = new ServerSocket(6666); // 2.接收连接 accept 方法, 返回 socket 对象. Socket server = ss.accept(); // 3.通过socket 获取输入流 InputStream is = server.getInputStream(); // 4.一次性读取数据 // 4.1 创建字节数组 byte[] b = new byte[1024]; // 4.2 据读取到字节数组中. int len = is.read(b)； // 4.3 解析数组,打印字符串信息 String msg = new String(b, 0, len); System.out.println(msg); // =================回写数据======================= // 5. 通过 socket 获取输出流 OutputStream out = server.getOutputStream(); // 6. 回写数据 out.write("我很好,谢谢你".getBytes()); // 7.关闭资源. out.close(); is.close(); server.close(); } }
客户端实现：
public class ClientTCP { public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println("客户端 发送数据"); // 1.创建 Socket ( ip , port ) , 确定连接到哪里. Socket client = new Socket("localhost", 6666); // 2.通过Scoket,获取输出流对象 OutputStream os = client.getOutputStream(); // 3.写出数据. os.write("你好么? tcp ,我来了".getBytes()); // ==============解析回写========================= // 4. 通过Scoket,获取 输入流对象 InputStream in = client.getInputStream(); // 5. 读取数据数据 byte[] b = new byte[100]; int len = in.read(b); System.out.println(new String(b, 0, len)); // 6. 关闭资源 . in.close(); os.close(); client.close(); } }
文件上传案例
文件上传分析图解
1. 【客户端】输入流，从硬盘读取文件数据到程序中。
2. 【客户端】输出流，写出文件数据到服务端。
3. 【服务端】输入流，读取文件数据到服务端程序。
4. 【服务端】输出流，写出文件数据到服务器硬盘中。
5. 【服务端】获取输出流，回写数据。
6. 【客户端】获取输入流，解析回写数据。
服务器端实现：
public class FileUpload_Server { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("服务器 启动..... "); // 1. 创建服务端ServerSocket ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666); // 2. 循环接收,建立连接 while (true) { Socket accept = serverSocket.accept(); /* 3. socket对象交给子线程处理,进行读写操作 Runnable接口中,只有一个run方法,使用lambda表达式简化格式 */ new Thread(() ‐> { try ( //3.1 获取输入流对象 BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream()); //3.2 创建输出流对象, 保存到本地 . FileOutputStream fis = new FileOutputStream(System.currentTimeMillis() + ".jpg"); BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fis); ) { // 3.3 读写数据 byte[] b = new byte[1024 * 8]; int len; while ((len = bis.read(b)) != ‐1) { bos.write(b, 0, len); } // 4.=======信息回写=========================== System.out.println("back ........"); OutputStream out = accept.getOutputStream(); out.write("上传成功".getBytes()); out.close(); //================================ //5. 关闭 资源 bos.close(); bis.close(); accept.close(); System.out.println("文件上传已保存"); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } } }
客户端实现：
public class FileUpload_Client { public static void main(String[] args) throws IOException { // 1.创建流对象 // 1.1 创建输入流,读取本地文件 BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.jpg")); // 1.2 创建输出流,写到服务端 Socket socket = new Socket("localhost", 6666); BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream()); //2.写出数据. byte[] b = new byte[1024 * 8 ]; int len ; while (( len = bis.read(b))!=‐1) { bos.write(b, 0, len); } // 关闭输出流,通知服务端,写出数据完毕 socket.shutdownOutput(); System.out.println("文件发送完毕"); // 3. =====解析回写============ InputStream in = socket.getInputStream(); byte[] back = new byte[20]; in.read(back); System.out.println(new String(back)); in.close(); // ============================ // 4.释放资源 socket.close(); bis.close(); } }
模拟BS服务器
模拟网站服务器，使用浏览器访问自己编写的服务端程序，查看网页效果。
案例分析
1. 准备页面数据，web文件夹。
2. 我们模拟服务器端，ServerSocket类监听端口，使用浏览器访问，查看网页效果
案例实现
浏览器工作原理是遇到图片会开启一个线程进行单独的访问,因此在服务器端加入线程技术。
public class ServerDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket server = new ServerSocket(8888); while(true){ Socket socket = server.accept(); new Thread(new Web(socket)).start(); } } }
class Web implements Runnable{ private Socket socket; public Web(Socket socket){ this.socket=socket; } public void run() { try{ //转换流,读取浏览器请求第一行 BufferedReader readWb = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); String requst = readWb.readLine(); //取出请求资源的路径 String[] strArr = requst.split(" "); System.out.println(Arrays.toString(strArr)); String path = strArr[1].substring(1); System.out.println(path); FileInputStream fis = new FileInputStream(path); System.out.println(fis); byte[] bytes= new byte[1024]; int len = 0 ; //向浏览器 回写数据 OutputStream out = socket.getOutputStream(); out.write("HTTP/1.1 200 OK ".getBytes()); out.write("Content‐Type:text/html ".getBytes()); out.write(" ".getBytes()); while((len = fis.read(bytes))!=‐1){ out.write(bytes,0,len); } fis.close(); out.close(); readWb.close(); socket.close(); }catch(Exception ex){ } } }