网络编程入门

软件结构

• C/S结构 ：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。
• B/S结构 ：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。

网络通信协议

网络通信协议：通信协议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。

• TCP/IP协议： 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是
  Internet最基本、最广泛的协议。
  

协议分类

java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持

1. TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。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。
2. UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。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，不管对方端服务是否启动，直接将数据、数据源和目的地都封装在数据包中，直接发送。每个数据包的大小限制在64k以内。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。

TCP中的三次握手： TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。

• 第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，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。

网络编程三要素

1. 协议：计算机网络通信必须遵守的规则
2. IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。

• IPv4：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。
• 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，解决了网络地址资源数量不够的问题。
  常用命令：
• ipconfig【查看本机IP地址】
  
• ping 空格 IP地址 【检查网络是否连通】

3. 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。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。
  标识网络中的进程： 协议 + IP地址 + 端口号

TCP通信程序

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（Client）与服务端（Server）。

通信步骤

• 服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
• 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中，提供了两个类用于实现TCP通信程序：

1. 客户端： java.net.Socket 类表示。创建 Socket 对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，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( 回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址（Loopback Address）)。
成员方法:

• public InputStream getInputStream() ： 返回此套接字的输入流。
• public OutputStream getOutputStream() ： 返回此套接字的输出流。
• public void close() ：关闭此套接字。
• public void shutdownOutput() ： 禁用此套接字的输出流。

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。
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:

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】Socket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。

代码示例：

• 服务器端：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;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);//5.关闭资源.is.close();server.close();}
}

服务器端指定了端口号，通过accept（）方法获取Socket对象，通过客户端对象获取输入流，最后读取数据，等待客户端发送的消息。

• 客户端

import java.net.Socket;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.获取流对象 . 输出流OutputStream os = client.getOutputStream();// 3.写出数据.os.write("你好么? tcp ,我来了".getBytes());// 4. 关闭资源 .os.close();client.close();}
}

客户端创建时指定连接的IP地址以及端口号，以便于连接服务器，通过客户端Socket对象来获取输出流，输出数据。

文件上传【拓展】

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。

数据准备:在D盘下面放一个文件名为test.jpg的文件，创建一个test文件夹

代码示例：

• 服务端

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;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ServerSocketServerSocket 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("D:/test/" + 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();}}
}

这里首先创建了一个服务器对象，通过while(true)来保证服务器的持续连接，然后通过开启一个线程来保证当一个用户上传大文件的时候，其他用户上传文件的效率不会受到影响。利用系统毫秒数 + ‘.jpg’设置文件名，来保证上传时不会导致文件名相同而被覆盖。

• 客户端

import java.io.*;
import java.net.Socket;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("D:\\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();}
}

这里我们可以看到我们服务器成功将用户发送的文件保存到硬盘中了。

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