【JavaSE】网络编程

前言
一、计算机网络概述
二、网络通信的要素
三、IP地址
四、端口
五、通信协议
六、TCP
- 1.客户端与服务器通信示例
- 2.文件上传示例
七、UDP
八、URL下载网络资源
- 1.URL介绍
- 2.使用URL下载网络资源
后记

前言

本文为Java网络编程相关知识，Java全栈学习路线可参考：【Java全栈学习路线】最全的Java学习路线及知识清单，Java自学方向指引，内含最全Java全栈学习技术清单~

一、计算机网络概述

计算机网络：计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
网络编程的目的：无线电台…传播交流信息，数据交换，通信。
想要达到这个效果需要什么： 1、如何让准确的定位网络上的一台主机 192.168.16.124：端口，定位上这个计算机上的某个资源。2、找到了这个主机，要考虑如何传输数据。
网络编程：使用TCP/IP 协议、 C/S架构。

二、网络通信的要素

如何实现网络的通信？

通信双方的地址：ip：如192.168.16.124，端口：如5900。
规则：网络通信的协议

三、IP地址

作用：唯一定位一台网络上的计算机
127.0.0.1代表本机localhost
ip地址的父类：
IPV4： 4个字节组成。，0~255， 42亿~；30亿都在北美，亚洲4亿。2011年就用尽。如127.0.0.1 。
IPV6： 128位。8个无符号整数。如2406:da18:ddf:4000:67d5:b226:cad7:125b
公网（互联网）包括ABCD四类地址；私网（局域网）包括如192.168.xx.xx,专门给组织内部使用的地址。
域名：是对于IP地址对的映射，解决IP地址难以记忆的问题

Java中查询IP地址代码示例：

package com.wang.Web;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class TestInetAddress {
    public static void main(String[] args) {
        try{
            // 查询本机地址
            InetAddress inetAddress1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            System.out.println(inetAddress1);
            InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("localhost");
            System.out.println(inetAddress2);
            InetAddress inetAddress3 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inetAddress3);
            // 查询网站IP地址
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("www.taobao.com");
            System.out.println(inetAddress);
            // 常用方法
//            System.out.println(inetAddress.getAddress());   // 返回的是一个字节数组  无用
            System.out.println(inetAddress.getCanonicalHostName());    // 规范的名字
            System.out.println(inetAddress.getHostAddress());  // IP
            System.out.println(inetAddress.getHostName()); // 域名，或者自己电脑的名字
        }catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

四、端口

端口的作用是表示计算机上一个程序的进程。不同的进程有不同的端口号，用来区分软件。
端口号的范围被规定为0~65535。TCP，UDP两种不同的协议下可以使用同一端口；但是单个协议下，端口号不能一样。
端口分类：

公有端口：0~1023 内置的进程使用，如HTTP：80，FTP：21，TELENT：23
程序注册端口：1014-49151，分配给用户和程序，如Tomcat：8080，MySql：3306，Oracle：1521
动态、私有端口：49152~65535

查询端口命令：

netstat -ano #查看所有的端口
netstat -nao|findstr "7808" #查看指定的端口
tasklist|findstr "8696" #关闭指定端口的进程

Java中查询端口代码示例：

package com.wang.Web;
import java.net.InetSocketAddress;

public class TestInetSocketAddress {
    public static void main(String[] args) {
        InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080);
        InetSocketAddress socketAddress2 = new InetSocketAddress("localhost", 8080);
        System.out.println(socketAddress);
        System.out.println(socketAddress2);
        System.out.println(socketAddress.getAddress());
        System.out.println(socketAddress.getHostName());    // 地址
        System.out.println(socketAddress.getPort());    // 端口
    }
}

五、通信协议

协议通俗来讲就是一种约定，就好比中国人交流说的是普通话。
网络通信协议规定了速率，传输码率，代码结构，传输控制等要素。
协议的规定问题非常的复杂，为了大事化小采用分层模型，如OSI模型和TCP/IP模型。
TCP/IP协议簇：实际上是一组协议。其中比较重要的包含：TCP-用户传输协议和UDP-用户数据报协议；比较出名的协议包括TCP和IP-网络互联协议。
TCP与UDP 对比：TCP：需要连接，稳定；连接经历三次握手，断开经历四次挥手；客户端、服务器分开；传输完成，释放连接，效率低。UDP：不需要不连接，不稳定；客户端与服务端没有明确的解现；发送方发送数据不管对方有没有准备好都会发送。

六、TCP

1.客户端与服务器通信示例

先启动服务端，再启动客户端！！！！

客户端

连接服务器 Socket
发送消息

package com.wang.Web.Demo02;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

// 客户端
public class TCPClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Socket accept = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            // 1.要知道服务器的地址
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port = 9999;
            // 2.创建一个socket链接
            accept = new Socket(inetAddress,port);
            // 3.发送信息IO流
            os = accept.getOutputStream();
            os.write("就这吧，什么鬼？".getBytes());
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭资源
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(accept != null){
                try {
                    accept.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

服务器端

建立服务的端口 ServerSocket
等待的用户的连接 accept
接收用户的消息

package com.wang.Web.Demo02;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

// 服务端
public class TCPServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try{
            // 1.有一个地址
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            // 2.等待客户端连接过来
            socket = serverSocket.accept();
            // 3.读取客户端的消息
            is = socket.getInputStream();
           /*
           //弃用 会有中文乱码
           byte[] buffer = new byte[1024];
            int len = 0;
            while ((len = is.read(bytes)) != -1){
                String s = new String(buffer,0,len);
                System.out.println(s);
            }
            */
            // 管道流
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len = 0;
            while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
                baos.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println(baos.toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭资源
            if (baos != null) {
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (is != null) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (serverSocket != null) {
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

2.文件上传示例

客户端

package com.wang.Web.Demo02;
import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

// 客户端
public class TCPClientDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.建立连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9000);
        // 2.创建输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        // 3.读取文件
        FileInputStream stream = new FileInputStream(new File("subei.jpg"));
        // 4.输出测试文件
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len = 0;
        while((len = stream.read(buffer)) != -1){
            os.write(buffer,0,len);
        }
        // 5.通知服务器已发送完成
        socket.shutdownOutput();
        // 6.确定服务器已经收到，断开连接
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] buffer2 = new byte[1024];
        int len2 = 0;
        while((len2 = stream.read(buffer2)) != -1){
            byteArrayOutputStream.write(buffer2,0,len2);
        }
        System.out.println(byteArrayOutputStream);
        // 7.关闭流
        byteArrayOutputStream.close();
        inputStream.close();
        stream.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

服务端

package com.wang.Web.Demo02;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

// 服务器
public class TCPServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 1.创建一个服务器地址
        ServerSocket socket = new ServerSocket(9000);
        // 2.监听客户连接
        Socket accept = socket.accept();    // 阻塞式监听，能等待用户连进来
        // 3.获取输入流
        InputStream is = accept.getInputStream();
        // 4.确定存放文件的位置
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("resort.jpg");
        // 5.写入文件
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len = 0;
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            fileOutputStream.write(buffer,0,len);
        }
        // 6.通知客户端收集完毕
        OutputStream outputStream = accept.getOutputStream();
        outputStream.write("服务器已经收集成功，请断开连接！".getBytes());
        // 7.关闭流
        outputStream.close();
        fileOutputStream.close();
        is.close();
        accept.close();
        socket.close();
    }
}

七、UDP

发短信：不用连接，需要知道对方的地址

1.发送消息

发送方

package com.wang.Web.Demo03;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

// 不需要连接服务器
public class UDPClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 1.建立一个Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        // 2.建个包
        String msg = "服务器，你好！";
        InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 9090;
        // 数据，数据的长度起始，要发送给谁
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0,msg.getBytes().length,localhost,port);
        // 3.发送包
        socket.send(packet);
        // 4.关闭流
        socket.close();
    }
}

接收方

package com.wang.Web.Demo03;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

// 还是需要客户端的链接
public class UDPServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 1.开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        // 2.接收数据包
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);
        socket.receive(packet); // 阻塞接受
        System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData()));
        // 3.关闭连接
        socket.close();
    }
}

2.循环发送消息

发送方

package com.wang.Web.Demo03;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;

public class UDPSenderDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);
        // 准备数据：控制台读取
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        while(true) {
            String data = reader.readLine();
            byte[] buffer = data.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length, new InetSocketAddress("localhost", 9090));
            // 发送包
            socket.send(packet);
            if (data.equals("bye")) {
                break;
            }
        }
        // 关闭socket
        socket.close();
    }
}

接收方

package com.wang.Web.Demo03;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class UDPReceiveDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);
        while (true) {
            // 准备接收包裹
            byte[] container = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);
            socket.receive(packet);
            byte[] data = packet.getData();
            String receiveData = new String(data);
            System.out.println(receiveData);
            if (receiveData.equals("bye")) {
                break;
            }
        }
        // 关闭socket
        socket.close();
    }
}

3.在线咨询

情形描述：两个人都可以是发送方，也可以是接收方(配合多线程)

发信端类

package com.wang.Web.Demo04;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.SocketException;

public class TalkSend implements Runnable {
    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader reader = null;
    private int    formPort;
    private String hostname;
    private int    toPort;
    public TalkSend(int formPort, String hostname, int toPort) {
        this.formPort = formPort;
        this.hostname = hostname;
        this.toPort = toPort;
        try {
            socket = new DatagramSocket(formPort);
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                String s = reader.readLine();
                byte[] buffer = s.getBytes();
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length,
                        new InetSocketAddress(hostname, toPort));
                // 发送包
                socket.send(packet);
                if (s.equals("bye")) {
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 关闭socket
        socket.close();
    }
}

接收端类

package com.wang.Web.Demo04;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

public class TalkReceive implements Runnable{
    DatagramSocket socket = null;
    private int port;
    public TalkReceive(int port) {
        this.port = port;
        try {
            socket =  new DatagramSocket(port);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        //开放端口
        // 接收包
        while (true){
            try {
                byte[] container = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container,0,container.length);
                // 接收
                socket.receive(packet);
                byte[] data = packet.getData();
                String receiveData = new String(data);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + receiveData);
                if (receiveData.equals("bye")){
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}

教师端

package com.wang.Web.Demo04;

public class StudentClient {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new TalkSend(7777,"localhost",8900)).start();
        new Thread(new TalkReceive(9999),"老师").start();
    }
}

学生端

package com.wang.Web.Demo04;

public class TeacherClient {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new TalkSend(5555,"localhost",9999)).start();
        new Thread(new TalkReceive(8900),"学生").start();
    }
}

八、URL下载网络资源

1.URL介绍

统一资源定位符（URL）：定位互联网上的某一个资源，如https://www.baidu.com
DNS域名解析将URL如www.baidu.com 解析为具体的IP地址 xxx.xxx.xxxx.xxx…xxx，计算机是通过IP地址定位具体的主机的
URL的格式：“ 协议：// ip地址：端口号/项目名/资源 ”

Java中使用URL示例：

package com.wang.Web.Demo05;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

public class URLDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws MalformedURLException {
        URL url = new URL("http://localhost:8080/helloworld/insex" +
                ".jsp?username=subeily&password=123");
        System.out.println(url.getProtocol());  // 协议
        System.out.println(url.getHost());  // 主机IP
        System.out.println(url.getPort());  // 端口
        System.out.println(url.getPath());  // 路径
        System.out.println(url.getFile());  // 文件名
        System.out.println(url.getQuery()); // 参数
    }
}

2.使用URL下载网络资源

代码示例：

package com.wang.Web.Demo05;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

public class URLDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 1.下载网络资源的地址
        URL url = new URL("http://localhost:8080/subei/hello.html");
        // 2.连接到这个资源HTTP
        HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
        InputStream is = urlConnection.getInputStream();
        FileOutputStream stream = new FileOutputStream(new File("same.txt"));
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = 0;
        while ((len = is.read(bytes)) != -1){
            stream.write(bytes,0,len);
        }
        stream.close();
        is.close();
        urlConnection.disconnect();
    }
}