java网络编程

1. IP、域名、端口号的概念

1.1 IP

IP（Internet Protocol）是互联网的基础协议，其中一个作用就是给互联网中的设备（主机）分配IP地址，以便在互联网中找到某个设备

以127开头的IP地址称为本地回环地址，比如127.0.0.1 ，表示本机IP地址，主要作用是方便进行本地测试

数据包是互联网中数据传输的基本单位，IP规定了数据如何分段打包，以及单个数据包如何传输到目标主机，以便各种设备之间可以相互交换数据

1.2 域名

IP地址不方便记忆，而域名（Domain Name），是互联网上主机的名称，每个域名都对应了一个IP地址，而且域名方便记忆，所以人们一般使用域名访问某台主机

localhost表示本地主机的名称，对应127.0.0.1

DNS（Domain Name System），即域名系统，存放着互联网上所有域名和IP地址的对应关系，当人们使用域名时，就需要先通过DNS查询域名对应的IP地址，然后再使用IP地址找到目标主机

计算机中的hosts文件是一个本地的DNS（C:WindowsSystem32driversetc目录下），我们可以修改hosts文件手动配置域名和IP地址的对应关系，计算机在查找时会优先查找hosts文件

1.3 端口号

一台主机可以提供多种服务（运行多个程序），为了方便外界区分和访问，每个服务都要有一个端口号，通过IP地址和端口号来唯一确定某台主机上的某个服务

端口号的范围是 [ 0 , 65535 ] ，其中 [ 0 , 1023 ] 是系统保留端口，提供给系统服务以及其他著名的服务如HTTP（80）。我们自己的程序如果不提供著名服务，就尽量不要占用系统保留端口

主机中某个端口号某个时刻只能被一个程序占用，系统采用先申请先得的方式进行分配，程序结束即释放所占用的端口号

某个端口号有时候会被其他程序占用，或者程序重复启动时也会报端口号被占用的错误，这时可以在cmd命令行执行netstat  -ano 查看占用某个端口号的程序的进程id，然后到任务管理器中找到该进程结束掉即可

2. TCP

TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议，是一个面向连接的，可靠的，基于字节流的传输层通信协议，很多应用层协议都建立在TCP之上，程序也可直接使用TCP进行网络通信。

TCP会在两台主机之间建立一个连接（虚拟的），通过一定的方式控制数据传输的过程，可以保证数据的完整、有序、正确

3. Socket编程

网络编程，主要是指基于TCP的网络通信编程，使用Socket类实现，也称为socket编程

socket编程模型中有服务器端和客户端，服务器端使用ServerSocket创建，一般有固定的IP地址和端口号，方便向外界提供服务。客户端可以有多个，并且使用Socket主动连接服务器。连接后，服务器端也创建一个Socket对象表示这次连接

 

编程步骤：

服务器端：

1 创建服务器对象ServerSocket

2 等待客户端的连接请求，收到请求后即返回表示这次连接的Socket对象

3 开启新的线程专门处理这个连接

4 获得连接的输入输出流，并按照一定的规则进行数据交换

5 关闭连接（关闭连接时会自动关闭IO流）

客户端：

1 创建Socket对象，即向服务器申请连接

2 获得连接的输入输出流，并按照一定的规则进行数据交换

3 最后关闭连接（关闭连接时会自动关闭IO流）

平时编程时一般都是基于应用层协议，比如HTTP，直接进行socket编程的并不多。但由于socket编程属于基础层面的重要技术，要求务必掌握

public class Server1 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        ServerSocket server = new ServerSocket(10001);
        Socket socket = server.accept();

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        byte[] data = "hello".getBytes();
        outputStream.write(data);

        socket.close();
    }
}

public class Client1 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        Socket socket = new Socket("localhost", 10001);

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        byte[] buff = new byte[1024];
        int len = inputStream.read(buff);
        System.out.println(new String(buff, 0, len));
        socket.close();
    }
}

 执行步骤：

1.运行Server1

2.运行Client1

3.输出

hello

3.1 基于Socket实现字符串翻转服务器

/*
 *  把从客户端读取到的一行数据的字符进行翻转，然后发送给客户端
 *  当读取到over时，连接断开
 */
public class Server2 {

    public static void main(String[] args) {

        try {
            ServerSocket server = new ServerSocket(10002);

            while (true) {
                Socket socket = server.accept();
                MyThread myThread = new MyThread(socket);
                myThread.start();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class MyThread extends Thread {
    private Socket socket;

    public MyThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
            String line = null;
            while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
                if ("over".equalsIgnoreCase(line)) {
                    break;
                }

                //字符翻转的操作
                char[] chs = line.toCharArray();

                for (int i = 0; i < chs.length / 2; i++) {
                    char ch = chs[i];
                    chs[i] = chs[chs.length - 1 - i];
                    chs[chs.length - 1 - i] = ch;
                }

                bufferedWriter.write(chs);
                bufferedWriter.newLine();
                bufferedWriter.flush();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}

public class Client2 {
    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        Scanner scanner = null;
        try {
            socket = new Socket("localhost", 10002);
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));

            scanner = new Scanner(System.in);
            String line = null;
            while ((line = scanner.nextLine()) != null) {
                bufferedWriter.write(line);
                bufferedWriter.newLine();
                bufferedWriter.flush();
                line = bufferedReader.readLine();
                if (line == null) {
                    break;
                }
                System.out.println(line);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (socket != null) {
                    socket.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (scanner != null) {
                scanner.close();
            }
        }
    }
}

4. 基于UDP的网络编程

传输层协议除了TCP，还有UDP（User Datagram Protocol），即用户数据报协议。UDP是无连接的，而且不保证数据的完整、有序，但传输效率非常高，适合视频、音频等对数据可靠性要求不太高的场景

UDP编程的时候没有典型的服务器——客户端结构，而且通信的两端不建立连接，可以直接把数据封装成数据包发送到另一端，而且每一端都可以发送、接收数据包

DatagramSocket 表示通信的一端，可以发送、接收数据包

DatagramPacket 数据包，理论上一个数据包可包含的数据量最多为65535字节

public class Send1 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket sendSocket = new DatagramSocket(10003);
        byte[] data = "hello".getBytes();
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getLocalHost(), 10004);
        sendSocket.send(packet);
        sendSocket.close();
    }
}

public class Receive1 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket receiveSocket = new DatagramSocket(10004);
        byte[] buff = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buff, buff.length);
        receiveSocket.receive(packet);
        int len = packet.getLength();
        System.out.println(new String(buff, 0, len));
        receiveSocket.close();
    }
}