Java基础-网络编程-全章详解

网络编程

1.1、概述

现在的世界，可以实现你在家里（海口）发送一个消息，很短的时间内，在印度的阿老师们就能够收到。这就是一个常见的网络使用的例子。

地球村的概念提出，更加完美的诠释了网络的效应。

在上世纪，最常用的通讯方式，还是信件。以下是信件的简式结构：

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：

类比于无线电台，用于进行传播交流信息。进行数据交换，通信。

需要达到的效果，成果是什么：

1.如何准确定位网络上的一台主机？

• 通过端口号来进行。Eg：192.167.7.7

2.找到了主机，如何进行数据传递?

• ……

1.2、网络通信要素

随便举个例子，人工智能中的智能汽车。

目前适用于工程，码头等人少的地方，少数地方在尝试上路。由于伦理道德问题，难以大规模上路。网络通信的内容是很复杂，繁多的。

怎样实现网络通信？

通信双方的地址：

• IP

• 端口

• 局域网地址等……

规则？网络通信协议
以TCP/IP协议为例：

我们重点学习传输层(TCP,UDP协议)，以其为主题，进行讲解。

小结：

1.网络编程中有两个主要问题：

• 如何准确的定位到网络上的一台或多台主机。

打开CMD，直接输入“ping + 目标网址”进行地址跳跃查询。

• 找到主机后如何进行通信。

2.网络编程中的要素：

• IP和端口号。

• 网络通信协议。

3.Java中万物皆对象，使用何种对象进行信息传输？

1.3、IP地址

Java中如何进行IP地址的获取？

使用“InetAddress”关键词。

• IP的作用：唯一定位一台网络上的计算机。

• 特殊IP地址的记忆：127.0.0.1：本机地址，又称为localhost。

• IP地址的分类：

一、IPV4/IPV6

​ 1.IPV4：127.0.0.1，由4个字节居中，每个字节的大小为0到255，约有42亿个地址。其中约有30亿在北美，4亿在亚洲。在2011年地址已用尽。

​ 2.IPV6：fe70::5477:2017:d5ac:7958%7，由128位，8个无符号整数组成。具有更多的地址数，可满足地球上每一粒沙子分配一个地址。

二、公网（互联网）/私网（局域网）

​ 1.ABCD类地址：

​ 2.192.168.XX.XX，等，专供某些组织使用。

• 域名：方便记忆的IP地址问题。

在阿里云上可以搜查你感兴趣的IP地址的价格。

代码测试：

package com.edwin.lesson1;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.20 下午 01:24* @desc 测试Ip地址。**/
public class TextInetAddress {public static void main(String[] args) {try {
//            查询本机地址
//            方法一：InetAddress inetAddress1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");System.out.println(inetAddress1);
//            方法二:InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("localhost");System.out.println(inetAddress2);
//            方法三:InetAddress inetAddress3 = InetAddress.getLocalHost();System.out.println(inetAddress3);//            查询百度的地址InetAddress inetAddress4 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");System.out.println(inetAddress4);//            常用的方法System.out.println(inetAddress4.getAddress());System.out.println(inetAddress4.getCanonicalHostName());//规范的名字System.out.println(inetAddress4.getHostAddress());//IPSystem.out.println(inetAddress4.getHostName());//域名,或者自己电脑的名字} catch (UnknownHostException e) {e.printStackTrace();}}
}

输出效果：

1.4、端口

端口表示计算机上的一个程序的进程。

IP和端口号好比一个大楼和里面一个个房间。

• 不同的进程有不同的端口号。用来区分软件。

• 范围规定：0—65535。

• 分为TCP和UDP两个，都是65535个。两个协议下，端口号不能够重复。

• 端口分类：

​ 1.共有端口：0—1023

• HTTP：80

• HTTPS：443

• FTP：21

• Telent：23

​ 2.程序注册端口：1024—49151，用于分配给用于或者程序。

• Tomcat：8080

• Mysql：3306

• Oracle：1521

​ 3.动态、私有：49152—65535

netstat -ano;#查看所有的端口

netstat -ano|findstr "XXXX";#查看指定的XXXX端口号

tasklist|findstr "XXXX";#查找某个端口的进程

代码：

package com.edwin.lesson1;import java.net.InetSocketAddress;/*** @author EdwinD* @create 2020.08.20 下午 03:11* @desc 套接字**/
public class TestInetSocketAddress {public static void main(String[] args) {InetSocketAddress socketAddress1 = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080);System.out.println(socketAddress1);InetSocketAddress socketAddress2 = new InetSocketAddress("localhost", 8080);System.out.println(socketAddress2);System.out.println(socketAddress1.getAddress());System.out.println(socketAddress1.getHostName());System.out.println(socketAddress1.getPort()  );}
}

输出：

运行原理：

1.5、通信协议

所谓协议，就是一些约定，用于大家一起更好地使用一些东西。就比如中国人的官方语言是普通话。

**网络通信协议：**针对网络的一些规定。一些特殊单位：速率，传输码率，代码结构，传输控制等……

但是这些协议错综复杂，十分难顶。

因此，有了一个“大事化小”的方法：分层。

这其中，最重要的协议是：TCP/IP协议簇

其中重要的：

• TCP：用户传输协议

• UDP：用户数据报协议

其中出名的协议：

• TCP：

• IP：网络连接协议

TCP和UDP对比
1.TCP：

• 建立连接，稳定。

• “三次握手”连接和“四次挥手”断开。

//三次握手：至少进行3次，才能保障连接。
A：你愁啥？
B：瞅你咋地？
A：干你丫的！

三次握手：

//四次挥手：至少进行4此，才能保障断开。
A：我要走了。
B：你真的要走了吗？
B：你真的真的要走了吗？
A：我真的真的要走了。

四次挥手：

• 客户端、服务端界限明朗。

2.UDP：

• 不连接，不稳定。

• 客户端、服务端的界限不明朗。

• 不论对方是否准备好，都可以给对方发消息。

• DDOS：洪水攻击，一次性发送大量的数据，进行饱和攻击。

1.6、TCP

传输中添加通道的原理：

从一端来的输入，可能无法被另外一边的理解，添加了这个通道，就相当于进行了一次翻译，让两边都能理解。

1、文字传输

客户端

1.连接服务器—>Socket

2.发送消息

3.代码：

package com.edwin.lesson2;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.20 下午 05:07* @desc 客户端1**/
public class TcpClient1 {public static void main(String[] args) {Socket socket = null;OutputStream os = null;try {//        1.需要知道服务器的地址InetAddress serverIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");//        2.设置连接端口号int port = 7777;//        3.创建一个socket，进行连接。Socket是有参数的，默认无参数socket = new Socket(serverIP, port);//        4.发送消息：IO流os = socket.getOutputStream();os.write("Welcome,EdwinD is Learning Web".getBytes());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}finally {if (os != null) {try {os.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if (socket != null) {try {socket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}
}

服务器

1.建立服务的端口—>ServerSocket

2.等待用户的连接—>Accept

3.代码：

package com.edwin.lesson2;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.20 下午 05:08* @desc 服务端1**/
public class TcpServer1 {public static void main(String[] args) {ServerSocket serverSocket = null;Socket socket = null;InputStream is = null;ByteArrayOutputStream baos = null;try {//    提供服务器的地址：serverSocket,套接字。//        1.我有一个地址serverSocket = new ServerSocket(7777);while (true) {//        2.等待客户链接过来，这里的socket等同于TcpClient1里面的socket，socket = serverSocket.accept();//        3.读取客户端is = socket.getInputStream();/*byte[] buffer = new byte[1024];int len;while((len = is.read(buffer))! = -1){String msg = new String(buffer,0,len);System.out.println(msg);}*/baos = new ByteArrayOutputStream();byte[] buffer = new byte[1024];int len;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();}}}}
}

输出：

2、文件上传

同样分为客户端和服务端。

客户：

package com.edwin.lesson2;
import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.20 下午 06:06* @desc 客户端2**/
public class TcpClient2 {public static void main(String[] args) throws IOException {
//        1.创建一个Socket连接
//        注意port不可以和Client1的重合，否则会报错。Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 7788);
//        2.创建一个输出流OutputStream os = socket.getOutputStream();
//        3.文件流FileInputStream fils = new FileInputStream(new File("Study.jpg"));
//        4.写出文件byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = fils.read(buffer)) != -1) {os.write(buffer, 0, len);}//        通知服务器，已经结束了socket.shutdownInput();//        确定接受完毕，才能断开连接InputStream inputStream = socket.getInputStream();//        接受的是String类型的数组，ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();byte[] buffer2 = new byte[1024];int len2;while ((len2 = inputStream.read(buffer2)) != -1) {baos.write(buffer2, 0, len2);}System.out.println(baos.toString());//        5.关闭资源baos.close();inputStream.close();fils.close();os.close();socket.close();}
}

服务：

package com.edwin.lesson2;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.20 下午 06:14* @desc 服务端2**/
public class TcpServer2 {public static void main(String[] args) throws IOException {
//        1.创建服务ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(7788);
//        2.监听客户端的连接Socket socket = serverSocket.accept();//阻塞式监听，会一直等待客户端连接，一旦链接，就失败了。
//        3.得到输入流InputStream is = socket.getInputStream();
//        4.文件输出FileOutputStream receive = new FileOutputStream(new File("receive.jpg"));byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = is.read(buffer)) != -1) {receive.write(buffer, 0, len);}//        通知客户端，接收完成OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write("接受完毕，可以断开。".getBytes());//        5.关闭资源receive.close();is.close();socket.close();serverSocket.close();}
}

输出：

1.7、Tomcat

上两个例子，我们的客户端和服务端，均由自定义写出来的。

服务器：

• 自定义

• 使用Tomcat

客户端：

• 自定义

• 浏览器

1.8、UDP

类比发短信，不需要进行连接，但是需要知道对方的地址。

1.发送消息

发送端：

package com.edwin.lesson3;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.20 下午 08:48* @desc 客户端1，不需要连接服务器**/
public class UdpClient1 {public static void main(String[] args) throws Exception {
//        1.建立一个SocketDatagramSocket socket = new DatagramSocket();//        2.建一个包String msg = "Hello,服务器。";//        发送给谁InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");int port = 9090;
//        参数内容：数据，数据的起始，数据的长度，数据要发送给谁。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();}
}

接收端：

package com.edwin.lesson3;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.21 下午 09:19* @desc Udp服务端1**/
public class UdpServer1 {public static void main(String[] args) throws IOException {
//        开放端口DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
//        接受数据包byte[] buffer = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);
//        阻塞接受socket.receive(packet);System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());System.out.println(new String(packet.getData(),0, packet.getLength()));
//        关闭连接socket.close();}
}

输出效果：

2.单方向聊天

一方可以不停给对方发送消息。

代码块儿

发送方：

package com.edwin.chat;
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;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.23 上午 10:28* @desc 发送2.0**/
public class UdpSender2 {public static void main(String[] args) throws IOException {DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8868);//        准备数据：读取控制台写入：System.inBufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));while (true) {String data = reader.readLine();byte[] datas = data.getBytes();DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, datas.length, new InetSocketAddress("localhost", 6686));socket.send(packet);if (data.equals("bye")) {break;}}socket.close();}
}

接收方：

package com.edwin.chat;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.23 上午 10:29* @desc 接收2.0**/
public class UdpReceive2 {public static void main(String[] args) throws IOException {DatagramSocket sock = new DatagramSocket(6686);while (true) {
//            准备接收包裹byte[] container = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);
//            阻塞式接受包裹sock.receive(packet);
//            断开连接—>byebyte[] data = packet.getData();String receiveData = new String(data, 0, data.length);System.out.println(receiveData);if (receiveData.equals("bye")) {break;}}sock.close();}
}

效果输出：

后期改进后，连两方均可是发送方，也可以是接收方。

3.双方互通聊天

双方聊天需要保障，两个人发出的消息均可被对方接受。

体系结构：

代码区：

TalkSend:

package com.edwin.chat;
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;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.23 上午 10:54* @desc 聊天发送**/
public class TalkSend implements Runnable {DatagramSocket socket = null;BufferedReader reader = null;private int fromIp;private String toIp;private int toPort;public TalkSend(int fromIp, String toIp, int toPort) throws SocketException {this.fromIp = fromIp;this.toIp = toIp;this.toPort = toPort;try {socket = new DatagramSocket(fromIp);
//        准备数据：读取控制台写入：System.inreader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}@Overridepublic void run() {while (true) {String data = null;try {data = reader.readLine();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}byte[] datas = data.getBytes();DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, datas.length, new InetSocketAddress(this.toIp, this.toPort));try {socket.send(packet);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}if (data.equals("bye")) {break;}}socket.close();}
}

TalkReceive:

package com.edwin.chat;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.23 上午 11:19* @desc 聊天接收**/
public class TalkReceive implements Runnable{DatagramSocket sock = null;private int port;private String msgFrom;public TalkReceive(int port,String msgFrom) {this.port = port;this.msgFrom = msgFrom;try {sock = new DatagramSocket(port);} catch (SocketException e) {e.printStackTrace();}}@Overridepublic void run() {while (true) {try {
//            准备接收包裹byte[] container = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);
//            阻塞式接受包裹sock.receive(packet);
//            断开连接—>byebyte[] data = packet.getData();String receiveData = new String(data, 0, data.length);System.out.println(msgFrom+"："+receiveData);if (receiveData.equals("bye")) {break;}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}sock.close();}
}

TalkStudent:

package com.edwin.chat;
import java.net.SocketException;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.23 上午 11:25* @desc 学生端,双线程聊天。**/
public class TalkStudent {public static void main(String[] args) throws SocketException {
//        开启两个线程new Thread(new TalkSend(7777,"localhost",9999)).start();new Thread(new TalkReceive(8888,"老师")).start();}
}

TalkTeacher:

package com.edwin.chat;
import java.net.SocketException;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.23 上午 11:26* @desc 老师端,双线程聊天。**/
public class TalkTeacher {public static void main(String[] args) throws SocketException {
//        开启两个线程new Thread(new TalkSend(5555,"localhost",8888)).start();new Thread(new TalkReceive(9999,"学生")).start();}
}

效果输出：

IDEA中：

CMD中：

在使用了IDEA中的交互聊天后，我们考虑能否分窗口进行聊天，我们找到目录下class文件的所在地。

在目录下打开CMD，进行class文件的操作。

在路径前输入CMD加空格后回车，即可。

启动TalkStudent，但是无法启动。

因为，这里需要将：com.edwin.chat一同加在TalkStudent之前，他们是一个有机的整体。

启动IDEA中的TalkTeacher后，进行互动,效果如下：

由于CMD的格式原因，导致双方中文乱码，更改IDEA中的输出格式即可。

1.9、URL

URL：统一资源定位系统（uniform resource locator;URL）是因特网的万维网服务程序上用于指定信息位置的表示方法。它最初是由[蒂姆- 伯纳斯- 李](https://baike.baidu.com/item/蒂姆- 伯纳斯- 李)发明用来作为万维网的地址。

用于进行定位互联网上的某一特定资源。

DNS：域名解析。用于将某一个IP地址用WWW.XXXX.com表示出来。

# URL的本质是一个协议
# 表达的内容，是IP地址和端口号，项目名和资源等。

1.URL相关的参数

测试形代码:

package com.edwin.lesson4;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.23 下午 12:35* @desc URL**/
public class URL1 {public static void main(String[] args) throws MalformedURLException {URL url = new URL("http://loaclhost:8080/helloworld/index.jsp?username=edwin&password=1234");System.out.println(url.getProtocol());//获得协议名System.out.println(url.getHost());//主机ipSystem.out.println(url.getPort());//端口System.out.println(url.getPath());//全路径System.out.println(url.getFile());//文件System.out.println(url.getQuery());//参数}
}

输出效果:

相关的参数不一定真实。

2.网络抓包，文件下载

可以通过某个确定的Url，进行网络特定资源的下载。我们可以先从本地的文件开始：

(1)本地文件

在本地的Tomcat里创建一个web页面：

内容：

打开本地的Tomcat文件夹里面bin目录里面的“startup.bat”：

访问Tomcat的http://localhost:8080/Edwin_Web_Try/Secret.txt：

代码：

package com.edwin.lesson4;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.23 下午 09:52* @desc Url下载文件**/
public class UrlDownload {public static void main(String[] args) throws IOException {
//        建立Url连接,设置下载地址.URL url = new URL("http://localhost:8080/Edwin_Web_Try/Secret.txt");
//        连接到这个资源的Url,httpHttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();FileOutputStream fos = new FileOutputStream("Secret2.txt");byte[] bytes = new byte[1024];int len;while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {fos.write(bytes, 0, len);}fos.close();inputStream.close();urlConnection.disconnect();}
}

输出效果：

(2)网络资源下载

1.图片类：

转换成网络连接：

https://th.wallhaven.cc/small/4y/4y2mo7.jpg

图片效果：

双击打开图片：

代码：

package com.edwin.lesson4;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.23 下午 09:52* @desc Url下载文件**/
public class UrlDownload {public static void main(String[] args) throws IOException {
//        建立Url连接,设置下载地址.URL url = new URL("https://p1.music.126.net/KDZoWvE6pjfeZ56bVD6giw==/109951164009637404.png");
//        连接到这个资源的Url,httpHttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();FileOutputStream fos = new FileOutputStream("Vip.png");byte[] bytes = new byte[1024];int len;while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {fos.write(bytes, 0, len);}fos.close();inputStream.close();urlConnection.disconnect();}
}

输出效果：

2.歌曲类：

安全版：

通过ctrl+shift+c或者直接打开F12，打开网络后台控制页。

双击打开：

将链接复制到我们下载文件的地方，Url。

代码：

package com.edwin.lesson4;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
/*** @author EdwinD* @create 2020.08.23 下午 09:52* @desc Url下载文件**/
public class UrlDownload {public static void main(String[] args) throws IOException {
//        建立Url连接,设置下载地址.URL url = new URL("https://m701.music.126.net/20200824091233/d716ecaacea305a909aa539f0da1658d/jdyyaac/045a/0253/065e/303e34d46a59c98f75c41471b3b57a4c.m4a");
//        连接到这个资源的Url,httpHttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();//下载文件命名。FileOutputStream fos = new FileOutputStream("J-fla.m4a");byte[] bytes = new byte[1024];int len;while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {fos.write(bytes, 0, len);}//关闭资源fos.close();inputStream.close();urlConnection.disconnect();}
}

输出效果：

路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。

参考文献

《【狂神说Java】网络编程实战讲解》
视频链接

2020.08.24

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