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网络编程

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本文字数： 8.2k 阅读时长 ≈ 7 分钟
网络编程

1.1 概述

计算机网络：

计算机网络是指将地理位置不同的计算机及其外部部件，通过通信线路连接起来，在网络编程协议下，实现不同计算机之间的信息共享以及信息交流的计算机系统。

网络编程的目的：

传播交流信息（无线电台）：数据交换，通信。

想要达到这些效果需要做什么：

  1. 如何准确地定位网络上的一台主机 192.168.16.124：端口，定位到这个计算机上的某个资源
  2. 找到了这个主机，如何传输数据呢？

javaweb：网页编程 B/S

网络编程：TCP/IP C/S

1.2 网络通信的要素

TCP/IP参考模型：

网络编程针对传输层 TCP，UDP

小结：

  1. 网络编程两个主要问题
    • 如何准确定位到网络上的一台或多台主机
    • 找到主机之后如何进行通信
  1. 网络编程中的要素
    • IP和端口号
    • 网络通信协议：TCP,UDP
  1. 万物皆对象

1.3 IP地址

ip地址：InterAddress

  • 唯一定位一台网络上的计算机

  • 127.0.0.1：本机，localhost（C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts 可以更改名称）

  • ip地址分类

    • IPv4 / IPv6
      • ==IPV4：==127.0.0.1，四个字节组成。0 ~ 255， 42亿~；30亿都在北美，亚洲4亿。2001年就用尽了；
      • ==IPV6：==fe80::755f:fc6c:2ebc:b6e6%18，128位。8个无符号整数！可以给地球上每粒沙子分配；
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2001:0bb2:aaaa:0015:0000:0000:1aaa:1312
    • 公网（互联网） / 私网（局域网）
      • ABCD类地址
      • 192.168.xx.xx，专门给组织内部使用

练习：InetAddress类的常用方法

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//获取网站ip地址
InetAddress address = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
System.out.println(address);

//常用方法
System.out.println(address.getHostAddress()); // ip地址（常用）
System.out.println(address.getAddress()); //返回原生地址，没什么用
System.out.println(address.getCanonicalHostName()); //规范的名字
System.out.println(address.getHostName()); //域名（或者本机电脑的名字）

1.4 端口

端口表示计算机上的一个程序的进程；

  • 不同的进程有不同的端口号！用来区分软件！
  • 被规定0 ~ 65535（电脑最多跑的进程数）
  • TCP，UDP：65535 * 2 ，单个协议下，端口号不能冲突（tcp:80 udp:80可以）

分类：

  • 公有端口 0~1023

    • HTTP：80
    • HTTPS：443
    • FTP：21
    • Telent：23

  • 程序注册端口：1024~49151，分配给用户或者程序

    • Tomcat：8080，MySQL：3306，Oracle：1521

  • 动态、私有：49152~65535

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netstat -ano #查看所有的端口
netstat -ano | finstr "5900" #查看指定的端口
tasklist | findstr "8696" #查看指定端口的进程
ctrl + shift + ESC #打开任务管理器，死机也能用

练习：InetSocketAddress类

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//创建套接字地址:IP地址和端口号
public class TestInetSocketAddress {
    public static void main(String[] args) {
        InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1",8080);
        System.out.println(socketAddress);

        System.out.println(socketAddress.getAddress()); //地址
        System.out.println(socketAddress.getHostName());
        System.out.println(socketAddress.getPort()); //端口号
    }
}

1.5 通信协议

协议：约定，就好比我们现在说的是普通话。

网络通信协议：速率，传输码率，传输控制……

问题：非常的复杂？

大事化小：分层！

TCP/IP协议簇：

重要的两个协议：

TCP：用户传输协议
UDP：用户数据报协议

出名的协议：TCP，IP（网络互连协议），实际上是一组协议

TCP，UDP对比：

TCP：打电话

  • 连接：稳定
  • 三次握手 四次挥手
  • 客户端，服务端
  • 传输完成，释放连接、效率低

UDP：发短信

  • 连接：不稳定
  • 客户端，服务端没有明显的界限
  • 不管有没有准备好，都可以发给你（导弹）
  • DDOS：洪水攻击！饱和攻击

扩展：三次握手，四次挥手

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最少需要三次，保证稳定连接！
A：你瞅啥？ #第一次握手：客户端向服务端申请连接
B：瞅你咋地？#第二次握手：服务端向客户端返回确认同意连接
A：干一场！ #第三次握手：客户端发送确认报文段，完成连接


A：我要走了
B：你真的要走了吗？
B：你真的真的要走了吗？
A：我真的要走了

1.6 TCP协议

客户端：

  1. 连接服务器 Socket(address,port)
  2. 发送消息
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//1.要知道服务器的地址，端口号
InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port = 9999;
//2.创建一个Socket连接
Socket socket = new Socket(address, port);
//3.发送消息
OutputStream os = socket.getOutputStream();
os.write("Hello World".getBytes()); //返回字节数组（将String编码为字节序列 存到字节数组）

//关闭连接
socket.close();
os.close();

服务器：

  1. 建立服务的端口 ServerSocket
  2. 等待用户的连接 accept()
  3. 接收用户的消息
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//1.创建服务端 端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
//2.等待客户端连接
Socket socket = serverSocket.accept();
//3.读取客户端的消息
InputStream is = socket.getInputStream();

//管道流(过滤一下，防止中文乱码)
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] buffer = new byte[1024]; //新建缓冲区
int len;
while((len = is.read(buffer))!=-1){
    baos.write(buffer,0,len);
}
System.out.println(baos.toString()); //打印信息

//关闭连接，先开后关
baos.close();
is.close();
socket.close();
serverSocket.close();

TCP文件上传

服务器：

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package com.mine.lesson2;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TcpServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建服务器端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
        //2.等待用户连接
        Socket socket = serverSocket.accept();
        //3.获取输入流
        InputStream is = socket.getInputStream();

        //4.文件输出
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("receive.jpg"));
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len=is.read(buffer))!=-1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }


        //通知客户端接收完毕
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("接收完毕，可以断开连接了".getBytes());

        //关闭所有连接
        os.close();
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客户端：

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package com.mine.lesson2;

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class TcpClientDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.新建一个Socket连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9000);
        //2.创建一个输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.读取文件
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("刀妹06.jpg"));
        //4.写出文件
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len=fis.read(buffer))!=-1){
            os.write(buffer,0,len);   // 写出文件
        }

        //通知服务器我传输结束了
        socket.shutdownOutput(); //传输完了

        //确定服务器接收完，才能够断开连接
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //String<==>byte[]
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] buffer2 = new byte[1024];
        int len2;
        while ((len2=is.read(buffer2))!=-1){
            baos.write(buffer2,0,len2);
        }
        System.out.println(baos.toString()); //转为字符串

        //关闭连接
        baos.close();
        is.close();
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

初识Tomcat

服务端：

  • 自定义 C
  • Tomcat服务器 S：Java后端开发

客户端：

  • 自定义 C
  • 浏览器 B

1.7 UDP

数据报包（DatagramSocket）发送与接收

发送端：

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package com.mine.lesson3;

import java.net.*;

//不需要连接服务器
public class UdpClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.新建一个Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        //2.建个包 DatagramPacket
        String msg="你好，服务器！";
        InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
        int port=9090;
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, address, port);

        //3.发送包
        socket.send(packet);

        socket.close();
    }
}

接收端：

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package com.mine.lesson3;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class UdpServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);

        //接收数据包
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);

        socket.receive(packet); //阻塞接收

        System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength())); //byte[]->String
        socket.close();
    }
}

UDP聊天实现

循环发送消息

发送方：

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DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

while (true) {

    //准备数据：从控制台接收数据
    BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
    String data = reader.readLine();
    byte[] datas = data.getBytes();
    //打包
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, datas.length, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666));

    socket.send(packet);

    if(data.equals("bye")) break; //bye退出循环接收
}

socket.close();

接收者：

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DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);

while (true) {

    //准备接收数据
    byte[] bytes = new byte[1024];
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length);
    socket.receive(packet); //阻塞式接收包裹

    //断开连接：如果接收到 bye就退出循环
    byte[] data = packet.getData();
    String receiveData = new String(data, 0, data.length);
    System.out.println(receiveData);

    if (receiveData.equals("bye")) {
        break;
    }
}

socket.close();

多线程在线咨询

1.8 URL

https://www.baidu.com

统一资源定位符：定位资源的，定位互联网上的某一个资源

DNS域名解析 www.baidu.com xxx.x.xx.xx

协议：//ip地址：端口/项目名/资源

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URL url = new URL("http://localhost:8080/helloworld/index.jsp?username=root");
System.out.println(url.getProtocol());  //协议名
System.out.println(url.getHost());  //主机IP
System.out.println(url.getPort());   //端口号
System.out.println(url.getPath());   //文件
System.out.println(url.getFile());   //文件全路径
System.out.println(url.getQuery());   //参数

下载文件

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public class URLDown {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.下载地址（可以写自己想下的资源链接）
        URL url = new URL("https://m701.music.126.net/20210505164644/b272db6641b6e975c78e51e182d1211d/jdyyaac/obj/w5rDlsOJwrLDjj7CmsOj/8698723658/63d4/2446/ae0d/788e204c24f3497eb896a9112fa6baac.m4a");

        //2.连接到这个资源 HTTP
        HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();

        InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("mine.m4a");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while ((len=inputStream.read(bytes))!=-1){
            fos.write(bytes,0,len); //写出这个数据到文件
        }

        fos.close();
        inputStream.close();
        urlConnection.disconnect(); //断开连接
    }
}
-------------文章到底啦！感谢您的阅读-------------
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