JAVASE进阶：网络编程（编程实现TCP、UDP传输）

👨‍🎓作者简介：一位大四、研0学生，正在努力准备大四暑假的实习
🌌上期文章：JAVASE进阶：高级写法——方法引用（Mybatis-Plus必学前置知识）
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其实我认为javase中的File流、I/O流（字节流、字符流）等都是很重要的，但是内容很多就没有具体去做总结了，不过这里总结的网络编程中也会用到I/O流中的不少思想，大家可以边学习网络编程边了解I/O流编程，对于I/O流大家需要自行去系统学习或回顾。

网络编程（编程实现TCP、UDP传输）

网络编程介绍
网络编程三要素
- 三要素——IP
- - ipv4的一些细节
  - InetAddress类的使用
- 三要素——端口号
- 三要素——协议
UDP协议编程
- 发送数据
- 接收数据
TCP协议编程
- 发送数据
- 接收数据
三次握手和四次挥手

网络编程介绍

网络编程就是在网络通信协议下，不同计算机上运行的程序，进行的数据传输。java中可以使用java.net包下的技术轻松开发出常见的网络应用程序。

常见的软件架构有两种，即B/S架构（浏览器/服务器）和C/S架构（客户端/服务器）。
B/S架构无需开发客户端，只需要页面+服务端，用户不需要下载，打开浏览器就能使用，但若应用过大，用户体验就会受到影响。
C/S架构的画面可以做的更精美，用户体验更好，但需要开发客户端，也需要开发服务端，且用户时不时的要更新。

网络编程三要素

IP：设备在网络中的地址，是唯一的标识
端口号：应用程序在设备中唯一的标识
协议：数据在网络中传输的规则，常见协议有UDP、TCP、http、https、ftp

三要素——IP

IP全称Internet Protocol，是互联网协议地址，也称IP地址，是分配给上网设备的数字标签，常见的IP分为ipv4和ipv6。

1、ipv4：采用32位地址长度，分为4组，采用点分十进制表示法，最多只有2^32，目前已经分配完毕

2、ipv6：采用128位地址长度，分为8组，采用冒分十六进制表示法，如果计算出的十六进制表示形式中间有多个连续的0，就可以接着采用0位压缩表示法（有一些计网的基础，看名字都挺容易理解的，如果有点模糊可以自行去查阅），最多有2^128个IP，可以为地球上的每一粒沙子分配IP。

ipv4的一些细节

实际上ipv6还没有普及，而ipv4明明已经分配完，但是我们还是主要使用了ipv4。

ipv4的地址可以分为公网地址（万维网用）和私有地址（局域网用），192.168.0.0-192.168.255.255是私有地址的范围。

localhost：127.0.0.1，是回送地址或本地回环地址，只会寻找当地所在本机。

考虑一个问题：若192.168.177.130是我电脑的IP，那么这个IP和127.0.0.1是否一致
答案：不一致，因为不同的局域网分配给我的IP是不一致的，所以平时写demo最好用127.0.0.1或localhost

常用cmd命令：

ipconfig：查看本地ip地址
ping：检查网络是否连通

InetAddress类的使用

InetAddress底层分别有针对ipv4网络和ipv6网络的，InetAddress本身没有构造方法，需要使用它的静态方法getByName去获取到对象，这个方法的底层就会判断我们的ip使用是ipv4还是ipv6的。
其基本使用代码如下：

//获取InetAddress对象，可以传递ip地址或主机名
InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.177.130");
//获取这个IP的主机名
String name = address.getHostName();
//获取IP值
String name = address.getHostAddress();

三要素——端口号

端口号是应用程序在设备中唯一的标识，是由2个字节表示的整数，取值范围：0-65535。
其中0-1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或应用，我们自己使用1024以上的端口号就可以了，需要注意一个端口号只能被一个应用程序使用。

三要素——协议

计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议。最初使用的OSI参考模型（物链网传会表应）太理想化，事实上的国际标准为TCP/IP参考模型（物理链路层、网络层、传输层、应用层），这些在学习计算机网络的时候都学习过。

每一层都会有一些相应的协议：

应用层：HTTP、FTP、TelNet、DNS
传输层：TCP、UDP
网络层：IP、ICMP、ARP
物理链路层：硬件设备二进制数

在这里我们将会学习TCP、UDP协议，并且进行演示。

UDP协议：

1、用户数据报协议
2、UDP是面向无连接的通信协议。
3、速度快，有大小限制，一次最多发送64K，数据不安全，易丢失数据

TCP协议：

1、传输控制协议
2、TCP是面向连接的通信协议
3、速度慢，但没有大小限制，数据安全

UDP协议编程

UDP协议的发送数据、接收数据都需要用到DatagramSocket类。

发送数据

发送的数据是字节数组形式，因此需要将字符串转化为字节数组，然后接收方把字节数组再转化回来。

public class SendMessageDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {/*** 创建DatagramSocket对象，可以直接指定端口，那么以后就通过这个端口往外发送数据* 若是空参构造，将会在所有可用的端口中随机指定一个进行使用*/DatagramSocket ds = new DatagramSocket();/*** 打包数据，ds的send方法需要DatagramPacket对象表示包装数据* DatagramPacket需要的参数：*      1、要发送的数据（byte数组形式）*      2、开始索引（非必要）*      3、长度*      4、要发送的地址*      5、端口号*///要发送的数据String str = "孩儿立志出乡关，学不成名誓不还";byte[] bytes = str.getBytes();//要发送的地址InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");//指定发送到哪个端口，发送方端口可以不确定，但是发送到哪个端口要指定int port = 10086;//打包数据DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);/*** 发送数据*/ds.send(packet);/*** 释放资源*/ds.close();}
}

接收数据

public class ReceiveMessageDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {/*** 创建DatagramSocket对象，端口号必须指定成是之前发送的10086端口*/DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);/*** 新建一个箱子用于接收数据，无需再指定地址和端口号，因为ds已经指定了*///空箱子byte[] bytes = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);/*** 使用receive方法取出数据，该方法是阻塞的，如果没有消息发出，这个方法就一直等待*/ds.receive(packet);/*** 解析数据*///发过来的数据是什么byte[] data = packet.getData();//发送过来的数据的长度如何int length = packet.getLength();//是从哪个地址以及端口号传输过来的数据InetAddress address = packet.getAddress();int port = packet.getPort();System.out.println(new String(data, 0, length));System.out.println("该数据是从" + address + "中的" + port + "这个端口发出的");/*** 释放资源*/ds.close();}
}

TCP协议编程

TCP传输中，发送数据（客户端）需要定义Socket对象，而接受数据（服务器端）需要定义ServerSocket对象。

由于TCP传输需要使用I/O流相关函数，所以还需要注意好中文的乱码问题，当读取数据的时候不能再使用字节流来读取了，因为一个中文对应着两个字节，按字节流读取会发生乱码，应当使用字符流读取。

发送数据

根据I/O流的相关知识，要写数据，需要用到输出流OutputStream：

public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {/*** 创建Socket对象，创建对象的同时会连接服务器，若连接不上则会报错*/Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9999);/*** 从连接通道中获取输出流，并可以写出数据*/OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//写出数据outputStream.write("哈哈".getBytes());/*** 释放资源*/outputStream.close();socket.close();}
}

接收数据

public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {/*** 创建ServerSocket对象*/ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);/*** 监听客户端的连接，底层是阻塞式*/Socket socket = serverSocket.accept();/*** 从连接通道中获取输入流来读取数据，拆分代码如下：*          InputStream inputStream = socket.getInputStream();*         //转换成字符流，因为一个汉字对应2个字节，用字节读取会乱码*         InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);*         //利用缓存流提高效率*         BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);*///写在一行：BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));int b;while((b = bufferedReader.read()) != -1){System.out.print((char) b);}/*** 释放资源，注意需要先释放socket，才能释放serverSocket（需要保证数据处理完毕）*/socket.close();serverSocket.close();}
}