【狂神】网络编程笔记

目录

• 1. 概述
• 2. 网络通信的要素
• 3. IP
• 4. 端口
• 5. 通信协议
• 6. Java模拟TCP
• 7. 初识Tomcat
• 8. UDP
• 9. UDP实现聊天
• 10. URL下载网络资源

1. 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：
传播交流信息，数据交换，通信

要求：
1.如何准确的定位网络上的一台主机？ —> IP地址+端口
2.找到主机，如何进行数据传输？

javaweb 是指网页编程，B/S；
网络编程主要是指 TCP/IP 等，是 C/S

2. 网络通信的要素

如何实现网络通信？

1. 通信双方地址： ip、端口
2. 网络通信的协议 ： TCP/IP 参考模型（ftp、http、smtp 等）

3. IP

IP地址：Java 对应的类（java.net.InetAddress 包下的 InetAddress 类）

几个注意的点：

• 唯一定位一台网络上计算机
• 127.0.0.1：本机 localhost
• ip 地址的分类

  • ipv4/ipv6

    • IPV4： 127.0.0.1，4个字节组成。0~255，约有42亿个 IP，30 亿个在北美，亚洲 4 亿，2011年就用尽了
    • IPV6： fe80::b5f0:9e00:b642:7d99%14，128位，8个无符号整数

  • 公网（互联网）–私网（局域网）

    • ABCDE类IP地址
      • IP地址根据网络号和主机号来分，分为A、B、C三类及特殊地址D、E。 全0和全1的都保留不用。
      • A类：(1.0.0.0-126.0.0.0)（默认子网掩码：255.0.0.0或 0xFF000000）第一个字节为网络号，后三个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“0”，所以地址的网络号取值于1~126之间。一般用于大型网络。
      • B类：(128.0.0.0-191.255.0.0)（默认子网掩码：255.255.0.0或0xFFFF0000）前两个字节为网络号，后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”，所以地址的网络号取值于128~191之间。一般用于中等规模网络。
      • C类：(192.0.0.0-223.255.255.0)（子网掩码：255.255.255.0或 0xFFFFFF00）前三个字节为网络号，最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”，所以地址的网络号取值于192~223之间。一般用于小型网络。
      • D类：是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户[1] 。
      • E类：是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的网络号取值于240~255之间。
    • 192.168.xx.xx 专门给组织内部使用的
    • 域名：解决记忆 IP 问题

package com.kuang.lesson01;import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;public class TestInetAddress {public static void main(String[] args) {try {//获取本机ip地址：方式1InetAddress inetAddress1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");System.out.println(inetAddress1);//获取本机ip地址：方式2InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("localhost");System.out.println(inetAddress2);//获取本机ip地址：方式3InetAddress inetAddress3 = InetAddress.getLocalHost();System.out.println(inetAddress3);//获取网站的域名+ip地址InetAddress inetAddress4 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");System.out.println(inetAddress4);System.out.println(inetAddress4.getHostAddress());//ipSystem.out.println(inetAddress4.getHostName());//域名或者主机名} catch (UnknownHostException e) {e.printStackTrace();}}
}

4. 端口

端口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
• 被规定 0~65535
• 分为 TCP 端口和 UDP 端口，每种都是 65535 个，TCP用了80端口，UDP是可以用80端口的，单个协议下，端口号是不能冲突的
• 端口分类

  • 公有端口 0~1023

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

  • 程序注册端口：1024~49151，分配用户或者程序

    • Tomcat：8080
    • MySql：3306
    • Oracle：1521

  • 动态、私有：49152~65535

常见 dos 命令

netstat -ano #查找所有的端口
netstat -ano|findstr "端口号" #查看指定端口
tasklist|findstr "端口号"   #查看指定端口的进程

package com.kuang.lesson01;import java.net.InetSocketAddress;public class TestInetSocketAddress {public static void main(String[] args) {InetSocketAddress socket = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080);System.out.println(socket);System.out.println(socket.getHostName());//地址System.out.println(socket.getPort());//端口}
}

5. 通信协议

网络通信协议：速率、传输码率、代码结构、传输控制等等

问题：过于复杂

解决方案：分层

TCP/IP协议簇：实际是一组协议

• 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

TCP和UDP对比

• TCP：类比于打电话

  • 连接、稳定

  • 三次握手、四次挥手

    最少需要三次，建立稳定连接
    A:你瞅啥?
    B:瞅你咋地
    A:干一场最少需要四次断开连接：
    A:我要断开了
    B:你真的要断开了吗？
    B:你真的真的要断开了吗？
    A:我真的断开了
    

  • 客户端、服务端

  • 传输完成、释放连接、效率低

• UDP：类比于发短信

  • 不连接、不稳定
  • 客户端、服务端：没有明确的界限
  • 不管有没有准备好，都可以发给你

6. Java模拟TCP

需要客户端和服务端

客户端

1. 连接服务器 Socket
2. 发送消息

package com.kuang.lesson02;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 socket = null;OutputStream os = null;try {//1.要知道服务器的地址，端口号InetAddress serverIp = InetAddress.getByName("127.0.0.1");int port = 9999;//2.创建一个 Socket 连接socket = new Socket(serverIp, port);//3.发送消息  IO流os = socket.getOutputStream();os.write("hello,欢迎学习狂神说Java".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();}}}}
}

服务端

1. 建立服务端口 ServerSocket
2. 等待用户的连接 accept
3. 接收消息

package com.kuang.lesson02;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.我得有一个地址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();//管道流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();}}}}
}

模拟文件上传

先将图片复制到项目根目录下

客户端

package com.kuang.lesson02;import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;//客户端读取文件
public class TcpClientDemo02 {public static void main(String[] args) throws Exception {//1.创建一个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("裁员.jpg"));//4.写出文件byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len= fis.read(buffer)) != -1) {os.write(buffer, 0, len);}//通知服务器，我已经结束了socket.shutdownOutput();//我传输完了//确定服务器接收完毕，才能够断开连接InputStream is = socket.getInputStream();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());//5.关闭资源baos.close();is.close();fis.close();os.close();socket.close();}
}

服务端

package com.kuang.lesson02;import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;//服务端接收文件
public class TcpServerDemo02 {public static void main(String[] args) throws Exception {//1.创建服务ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);//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//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);}//通知客户端我接收完毕了OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write("接收完毕，可以断开！".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));//关闭资源fos.close();is.close();socket.close();serverSocket.close();}
}

可以看到，项目根目录多了一张图片 “receive.jpg”

7. 初识Tomcat

1. Tomcat 是什么？
   Tomcat是一个开源而且免费的 jsp 服务器，属于轻量级应用服务器
2. 下载与安装

8. UDP

发送端

package com.kuang.lesson03;import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.nio.charset.StandardCharsets;//不需要连接服务器
public class UdpClientDemo01 {public static void main(String[] args) throws Exception {//1.建立一个SocketDatagramSocket socket = new DatagramSocket();//2.建个包String msg = "你好啊，服务器！";//发送给谁InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");int port = 9090;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.kuang.lesson03;import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;//还是要等待客户端的连接
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);//接收socket.receive(packet);//阻塞式接收System.out.println(new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));//关闭连接socket.close();}
}

9. UDP实现聊天

基础代码：一方只能发送，一方只能接收

发送方

package com.kuang.chat;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：从控制台读取 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", 6666));socket.send(packet);if (data.equals("bye")) {break;}}socket.close();}
}

接收方

package com.kuang.chat;import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;public class UdpReceiveDemo01 {public static void main(String[] args) throws Exception {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);//阻塞式接收包裹//断开连接byte[] data = packet.getData();String msg = new String(data, 0, data.length);msg = msg.trim();System.out.println(msg);if (msg.equals("bye")) {break;}}socket.close();}
}

改进代码：双方都能发送和接收（利用多线程）

1. 编写两个线程类（发送线程和接收线程）

package com.kuang.chat;import java.io.BufferedReader;
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 String toIp;private int toPort;private int fromPort;public TalkSend(String toIp, int toPort, int fromPort) {this.toIp = toIp;this.toPort = toPort;this.fromPort = fromPort;try {socket = new DatagramSocket(fromPort);reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));} catch (SocketException e) {e.printStackTrace();}}@Overridepublic void run() {while (true) {try {String data = reader.readLine();byte[] datas = data.getBytes();DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, datas.length, new InetSocketAddress(this.toIp, this.toPort));socket.send(packet);if (data.equals("bye")) {break;}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}socket.close();}
}

package com.kuang.chat;import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;public class TalkReceive implements Runnable{DatagramSocket socket = null;private int port;private String msgFrom;public TalkReceive(int port, String msgFrom) {this.port = port;this.msgFrom = msgFrom;try {socket = 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);socket.receive(packet);//阻塞式接收包裹//断开连接byte[] data = packet.getData();String msg = new String(data, 0, data.length);msg = msg.trim();System.out.println(msgFrom + ": " + msg);if (msg.equals("bye")) {break;}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}socket.close();}
}

2. 编写学生类和老师类

package com.kuang.chat;public class TalkStudent {public static void main(String[] args) {new Thread(new TalkSend("localhost", 9999, 7777)).start();//这个toPort要和老师的port一致//指定8888作为接收消息的端口new Thread(new TalkReceive(8888, "老师")).start();//学生接收来自老师的信息}
}

package com.kuang.chat;public class TalkTeacher {public static void main(String[] args) {new Thread(new TalkSend("localhost", 8888, 5555)).start();new Thread(new TalkReceive(9999, "学生")).start();//老师接收来自学生的信息}
}

10. URL下载网络资源

URL：统一资源定位符，定位互联网上的某一个资源，例如 https://www.baidu.com
DNS解析：将 www.baidu.com(域名) 解析成 xxx.xx.xx.x (ip)
URL的组成：协议://ip地址:端口/项目名/资源

package com.kuang.lesson04;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/helloword/index.jsp?username=kuangshen&password=123");System.out.println(url.getProtocol());//获取协议System.out.println(url.getHost());//主机ipSystem.out.println(url.getPort());//端口System.out.println(url.getPath());//文件System.out.println(url.getFile());//文件全路径System.out.println(url.getQuery());//参数}
}

准备工作：

1. 在 E:\tomcatt\apache-tomcat-9.0.60\webapps 目录下新建文件夹 admin (名字随便取)，在其中新建 SecurityFile.txt，里面随便写点东西。
2. 启动 Tomcat （bin 目录下双击 startup.bat）
3. 访问网址 http://localhost:8080/admin/SecurityFile.txt

现在，我们要通过 URL 下载这个文件

package com.kuang.lesson04;import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;public class UrlDown {public static void main(String[] args) throws Exception {//1.下载地址URL url = new URL("http://localhost:8080/admin/SecurityFile.txt");//2.连接到这个资源 httpHttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();FileOutputStream fos = new FileOutputStream("SecurityFile.txt");//要与下载的资源 文件类型一致byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len=inputStream.read(buffer)) != -1) {fos.write(buffer, 0, len);//写出这个数据}fos.close();inputStream.close();urlConnection.disconnect();//断开连接}
}

运行即可下载文件（保持 Tomcat 是运行状态才能下载）

下面下载真实网络资源

1. 打开网页版网易云
2. 点击排行榜，任选一首歌播放
3. 按 F12，找到这首歌的 url
   

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