Java 网络编程

Question

一、网络模型

• OSI（Open System Interconnection 开放系统互连）参考模型
• TCP/IP 参考模型

七层简述

1、物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流（就是由0、1转化为电流强弱来进行传输，到达目的地后再转化为0、1，也就是我们常说的数模转换与模数转换）。这一层的数据叫做比特。

2、数据链路层：主要将从物理层接受的数据进行MAC地址（网卡的地址）的封装与解封装。常把这一层的数据叫做帧。在这一层工作的设备是交换机，数据通过交换机来传输。

3、网络层：主要讲从下层接受到的数据进行IP地址（列：192.168.0.1）的封装与解封装。在这一层工作的设备是路由器。常把这一层的数据叫做数据包。

4、传输层：定义一些传输数据的协议和端口号（WWW端口80等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高、数据量大的数据），UDP（用户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如QQ聊天数据就是通过这种方式传输的）。主要是将从下层接受的数据进行分段和传输，到达目的地址后再进行重组。常把这一层叫做段。

5、会话层：通过传输层（端口号：传输端口号与接受端口号）建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识，可以是IP也可以是MAC或者是主机名）

6、表示层：主要是进行对接受的数据进行解释、加密与解密、压缩与解压缩（也就是把计算机能够识别的东西转换成人能够识别的东西）

7、应用层：主要是一些终端的应用，比如FTP（各种文件下载）、WEB（IE浏览）、QQ之类的（可以把它理解成我们在电脑屏幕上可以看到的东西，就是终端应用）

二、网络通讯要素

IP 地址（InetAdress）

网络中设备的标识

不易记忆，可用主机名

本地回环地址：127.0.0.1 主机名：localhost

端口号

用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识。

有效端口：0-65535，其中0-1024系统使用或保留端口。

传输协议

通讯的规则

常见协议：TCP、UDP

UDP（类似对讲机） 将数据及源和目的封装成数据包中，不需要建立连接 每个数据报的大小限制在64k内 因无连接，是不可靠协议 不需要建立连接，速度快

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TCP（类似电话） 建立连接，形成传输数据的通道 在连接中进行大数据量传输 通过三次握手完成连接，是可靠协议 必须建立连接，效率会稍低

三、socket（套接字）

Socket 就是为网络服务提供的一种机制，通信的两端都有 socket，网络通信其实就是 socket 通信，数据在两个 socket 间通过 IO 传输

四、UDP协议-发送端

DatagramSocket（此类表示用来发送和接收数据包的套接字）和 DatagramPacket（此类表示数据报包）

建立发送端和接收端

建立数据包

调用 Socket 的发送接收方法

关闭 Socket

发送端和接收端是两个独立的运行程序

示例

import java.net.InetAdress;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknowHostException;
public class UDPSendDemo{
  public static void main(String[] args) throws SocketException,UnknowHostException{
    //创建UDP传输的发送端

    //1、建立udp的socket服务
    DatagramSocket ds  = new DatagramSocket();

    //2、将要发送的数据封装到数据包中
    String str = "udp数据传输演示";
    byte[] buf = str.getBytes();
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAdress.getByName("192.168.1.100"),10000);

    //3、通过udp的socket服务将数据包发送出去
    ds.send(dp);

    //4、关闭socket服务
    ds.close();
  }
}

五、UDP 协议 - 接收端

import java.net.InetAdress;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknowHostException;
public class UDPReceDemo{
  public static void main(String[] args) throws SocketException,UnknowHostException{
    //创建UDP传输的接收端

    //1、建立udp的socket服务，因为是要接受数据，所以必须要明确一个端口号。
    DatagramSocket ds  = new DatagramSocket(10000);

    //2、创建数据包，用于存储接收到的数据。方便用数据包对象的方法解析这些数据。
    byte[] buf = new byte[1024];//提前知道数据有多大了，不写循环了
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket();

    //3、使用socket服务的receive方法将数据存储到数据包中。
    ds.receive(dp);//阻塞式的

    //4、通过数据包的方法解析数据包中的数据（比如，地址、端口、数据内容）
    String ip = dp.getAdress().getHostAdress();
    int port = dp.getPort();
    String text = new String(dp.getData(),o.dp.getLength());

    System.out.println(ip+":"+port+":"+text);

    //5、关闭资源
    ds.close();
  }
}

六、TCP 协议 - 客户端

Socket（此类实现客户端套接字）和 ServerSocket（此类实现服务器套接字）

建立客户端和服务端

建立连接后，通过 Socket 中的 io 流进行数据的传输

关闭 socket

同样，客户端与服务器端是两个独立的应用程序。

示例

import java.IOException;;
import java.net.UnknowHostException;
public class ClientDemo{

  public static void main(String[] args) throws IOException,UnknowHostException{
    //TCP传输，客户端建立过程

    //1、创建tcp客户端socket服务，使用的是Socket对象。
    //建议该对象一创建就明确目的地。要连接的主机。
    Socket socket = new Socket("192.168.109.100",10000);

    //2、如果连接建立成功，说明数据传输通道已建立。
    //该通道就是socket流，是底层建立好的。既然是流，说明这里既有输入又有输出。
    //要想输入或者输出流对象，可以找Socket来获取（getOutputStream/getInputStream）。
    OutputStream out = socket.getOutputStream();

    //3、使用输出流，将数据写出。
    out.write("TCP演示".getBytes());

    //4、关闭资源
    socket.close();
  }
}

七、TCP 协议 - 服务端

public class ServerDemo{
  public static void main(String[] args){
    //TCP传输，服务端建立过程

    //1、创建tcp服务端socket服务，使用的是ServerSocket对象。
    ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

    //2、服务端必须对外提供一个端口，否则客户端无法连接     

    //3、获取连接过来的客户端对象
    Socket s = ss.accept();//阻塞式
    String ip = s.getInetAdress().getHostAdress();

    //4、通过客户端对象，获取socket流读取客户端发来的数据
    InputStream in = s.getInputStream();
    //读取数据
    byte[] buf = new byte[1024];
    int len = in.read(buf);
    String text = new String(buf,0,len);
    System.out.println(ip+":"+text);

    //5、关闭资源。（关客户端、关服务端）
    s.close();
    ss.close();
  }
}

八、TCP 协议 - 服务端h和客户端交互

public class ClientDemo{
  public static void main(String[] args) throws IOException,UnknowHostException{
    Socket socket = new Socket("192.168.109.100",10000);

    OutputStream out = socket.getOutputStream();

    out.write("TCP演示".getBytes());

    //读取服务端返回的数据，使用socket读取流
    InptuStream in = socket.getInputStream();
    byte[] buf = new byte[1024];
    int len in.read(buf);
    String text = new String(buf,0,len);
    System.out.println(text);

    socket.close();
  }
}

public class ServerDemo{
  public static void main(String[] args){
    ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

    Socket s = ss.accept();//阻塞式
    String ip = s.getInetAdress().getHostAdress();

    InputStream in = s.getInputStream();

    byte[] buf = new byte[1024];
    int len = in.read(buf);
    String text = new String(buf,0,len);
    System.out.println(ip+":"+text);

    //使用客户端socket对象输出流，给客户端返回数据
    OutputStream = s.getOutputStream();
    out.write("收到".getBytes());


    s.close();
    ss.close();
  }
}