包子学系列——Java基础第十四章_网络编程

想用包子换论文 2020-11-11 20:34:57
java 基础 系列 包子 学系


第十四章 网络编程

image-20201111202804994.png

InetAddress类

实现网络通信需要解决的两个问题

  1. 如何准确地定位网络上一台或多台主机;定位主机上的特定的应用
  2. 找到主机后如何可靠高效地进行数据传输

网络通信的两个要素

  1. 对应问题一:IP和端口号
  2. 对应问题二:提供网络通信协议:TCP/IP参考模型(应用层、传输层、网络层、物理+数据链路层)

通信要素一:IP和端口号

IP的理解

  1. IP:唯一的标识 Internet 上的计算机(通信实体)
  2. 在Java中使用InetAddress类代表IP
  3. IP分类:IPv4 和 IPv6 ; 万维网 和 局域网
  4. 域名: www.baidu.com www.mi.com www.sina.com www.jd.com
  5. 本地回路地址:127.0.0.1 对应着:localhost

域名解析:域名容易记忆,当在连接网络时输入一个主机的域名后,域名服务器(DNS)负责将域名转化成IP地址,这样才能和主机建立连接。 -------域名解析

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字:Socket。

InetAddress类:此类的一个对象就代表着一个具体的IP地址

Internet上的主机有两种方式表示地址:

  • 域名(hostName):www.atguigu.com
  • IP 地址(hostAddress):202.108.35.210

InetAddress类主要表示IP地址,两个子类:Inet4Address、Inet6Address。

InetAddress 类 对 象 含 有 一 个 Internet 主 机 地 址 的 域 名 和 IP 地 址 : www.atguigu.com 和 202.108.35.210。

实例化

netAddress类没有提供公共的构造器,而是提供了如下几个静态方法来获取 InetAddress实例

getByName(String host) 、 getLocalHost()
public static InetAddress getLocalHost()
public static InetAddress getByName(String host)

常用方法

getHostName() / getHostAddress()
public String getHostAddress():返回 IP 地址字符串(以文本表现形式)。
public String getHostName():获取此 IP 地址的主机名

例子

image-20201111193816114.png

端口号

正在计算机上运行的进程

  • 要求:不同的进程不同的端口号
  • 范围:被规定为一个 16 位的整数 0~65535。
  • 端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字:Socket

通信要素二:网络通信协议

分型模型

image-20201111193924155.png

TCP和UDP的区别

image-20201111193935618.png

TCP三次握手和四次挥手

image-20201111194012602.png

image-20201111194102042.png

Socket分类

  • 流套接字(stream socket):使用TCP提供可依赖的字节流服务
  • 数据报套接字(datagram socket):使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务

TCP网络编程

基于Socket的TCP编程

image-20201111194439483.png

客户端Socket的工作过程包含以下四个基本的步骤:

  • 创建 Socket:根据指定服务端的 IP 地址或端口号构造 Socket 类对象。若服务器端 响应,则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败,会出现异常。
  • 打开连接到 Socket 的输入/出流: 使用 getInputStream()方法获得输入流,使用 getOutputStream()方法获得输出流,进行数据传输
  • 按照一定的协议对 Socket 进行读/写操作:通过输入流读取服务器放入线路的信息 (但不能读取自己放入线路的信息),通过输出流将信息写入线程。
  • 关闭 Socket:断开客户端到服务器的连接,释放线路

服务器程序的工作过程包含以下四个基本的步骤

  • 调用 ServerSocket(int port) :创建一个服务器端套接字,并绑定到指定端口 上。用于监听客户端的请求
  • 调用 accept():监听连接请求,如果客户端请求连接,则接受连接,返回通信 套接字对象
  • 调用 该Socket类对象的 getOutputStream() 和 getInputStream ():获取输出 流和输入流,开始网络数据的发送和接收。
  • 关闭ServerSocket和Socket对象:客户端访问结束,关闭通信套接字。

代码示例1 发送信息

客户端发送信息给服务端,服务端将数据显示在控制台上

//客户端
@Test
public void client() {
Socket socket = null;
OutputStream os = null;
try {
//1.创建Socket对象,指明服务器端的ip和端口号
InetAddress inet = InetAddress.getByName("192.168.14.100");
socket = new Socket(inet,8899);
//2.获取一个输出流,用于输出数据
os = socket.getOutputStream();
//3.写出数据的操作
os.write("你好,我是客户端mm".getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//4.资源的关闭
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
@Test
public void server() {
ServerSocket ss = null;
Socket socket = null;
InputStream is = null;
ByteArrayOutputStream baos = null;
try {
//1.创建服务器端的ServerSocket,指明自己的端口号
ss = new ServerSocket(8899);
//2.调用accept()表示接收来自于客户端的socket
socket = ss.accept();
//3.获取输入流
is = socket.getInputStream();
//不建议这样写,可能会乱码
// byte[] buffer = new byte[1024];
// int len;
// while((len = is.read(buffer)) != -1){
// String str = new String(buffer,0,len);
// System.out.print(str);
// }
//4.读取输入流中的数据
baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] buffer = new byte[5];
int len;
while((len = is.read(buffer)) != -1){
baos.write(buffer,0,len);
}
System.out.println(baos.toString());
System.out.println("收到了来自于:" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "的数据");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(baos != null){
//5.关闭资源
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(ss != null){
try {
ss.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

代码示例2 上传文件

客户端发送文件给服务端,服务端将文件保存在本地

@Test
public void client() throws IOException {
//1.
Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9090);
//2.
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//3.
FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("beauty.jpg"));
//4.
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while((len = fis.read(buffer)) != -1){
os.write(buffer,0,len);
}
//5.
fis.close();
os.close();
socket.close();
}
@Test
public void server() throws IOException {
//1.
ServerSocket ss = new ServerSocket(9090);
//2.
Socket socket = ss.accept();
//3.
InputStream is = socket.getInputStream();
//4.
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("beauty1.jpg"));
//5.
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while((len = is.read(buffer)) != -1){
fos.write(buffer,0,len);
}
//6.
fos.close();
is.close();
socket.close();
ss.close();
}

代码示例3 返送文件,返回信息

@Test
public void client() throws IOException {
//1.
Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9090);
//2.
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//3.
FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("beauty.jpg"));
//4.
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while((len = fis.read(buffer)) != -1){
os.write(buffer,0,len);
}
//关闭数据的输出
socket.shutdownOutput();
//5.接收来自于服务器端的数据,并显示到控制台上
InputStream is = socket.getInputStream();
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] bufferr = new byte[20];
int len1;
while((len1 = is.read(buffer)) != -1){
baos.write(buffer,0,len1);
}
System.out.println(baos.toString());
//6.
fis.close();
os.close();
socket.close();
baos.close();
}
@Test
public void server() throws IOException {
//1.
ServerSocket ss = new ServerSocket(9090);
//2.
Socket socket = ss.accept();
//3.
InputStream is = socket.getInputStream();
//4.
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("beauty2.jpg"));
//5.
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while((len = is.read(buffer)) != -1){
fos.write(buffer,0,len);
}
System.out.println("图片传输完成");
//6.服务器端给予客户端反馈
OutputStream os = socket.getOutputStream();
os.write("你好,美女,照片我已收到,非常漂亮!".getBytes());
//7.
fos.close();
is.close();
socket.close();
ss.close();
os.close();
}

小结图

左服务端、右客户端

image-20201111195701881.png

客户端

  • 自定义
  • 浏览器

服务端

  • 自定义
  • Tomcat服务器

UDP网络编程

类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。

UDP数据报通过数据报套接字 DatagramSocket 发送和接收,系统不保证 UDP数据报一定能够安全送到目的地,也不能确定什么时候可以抵达

DatagramPacket 对象封装了UDP数据报,在数据报中包含了发送端的IP 地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号

UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息,因此无须建立发送方和接收方的连接。如同发快递包裹一样。

流程

  1. DatagramSocket与DatagramPacket
  2. 建立发送端,接收端
  3. 建立数据包
  4. 调用Socket的发送、接收方法
  5. 关闭Socket

发送端与接收端是两个独立的运行程序

例子1

发送端

DatagramSocket ds = null;
try {
ds = new DatagramSocket();
byte[] by = "hello,atguigu.com".getBytes();
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(by, 0, by.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 10000);
ds.send(dp);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (ds != null)
ds.close();
}

接收端

DatagramSocket ds = null;
try {
ds = new DatagramSocket(10000);
byte[] by = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(by, by.length);
ds.receive(dp);
String str = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
System.out.println(str + "--" + dp.getAddress());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (ds != null)
ds.close();
}

代码示例

//发送端
@Test
public void sender() throws IOException {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
String str = "我是UDP方式发送的导弹";
byte[] data = str.getBytes();
InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,0,data.length,inet,9090);
socket.send(packet);
socket.close();
}
//接收端
@Test
public void receiver() throws IOException {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
byte[] buffer = new byte[100];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
socket.receive(packet);
System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));
socket.close();
}

URL编程

URL(Uniform Resource Locator):统一资源定位符,它表示 Internet 上某一 资源的地址。

URL的5个基本结构

http://localhost:8080/examples/beauty.jpg?username=Tom

协议 主机名 端口号 资源地址 参数列表

如何实例化

URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg?username=Tom");

常用方法

一个URL对象生成后,其属性是不能被改变的,但可以通过它给定的 方法来获取这些属性:

public String getProtocol( ) 获取该URL的协议名
public String getHost( ) 获取该URL的主机名
public String getPort( ) 获取该URL的端口号
public String getPath( ) 获取该URL的文件路径
public String getFile( ) 获取该URL的文件名
public String getQuery( ) 获取该URL的查询名
URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/myTest.txt");
System.out.println("getProtocol() :"+url.getProtocol());
System.out.println("getHost() :"+url.getHost());
System.out.println("getPort() :"+url.getPort());
System.out.println("getPath() :"+url.getPath());
System.out.println("getFile() :"+url.getFile());
System.out.println("getQuery() :"+url.getQuery());
//=============================
getProtocol() :http
getHost() :localhost
getPort() :8080
getPath() :/examples/myTest.txt
getFile() :/examples/myTest.txt
getQuery() :null

可以读取、下载对应的url资源

URLConnection:表示到URL所引用的远程对象的连接。当与一个URL建立连接时, 首先要在一个 URL 对象上通过方法 openConnection() 生成对应的 URLConnection 对象。如果连接过程失败,将产生IOException.

通过URLConnection对象获取的输入流和输出流,即可以与现有的CGI 程序进行交互。

public static void main(String[] args) {
HttpURLConnection urlConnection = null;
InputStream is = null;
FileOutputStream fos = null;
try {
URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg");
urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
urlConnection.connect();
is = urlConnection.getInputStream();
fos = new FileOutputStream("day10\\beauty3.jpg");
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while((len = is.read(buffer)) != -1){
fos.write(buffer,0,len);
}
System.out.println("下载完成");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//关闭资源
if(is != null){
try {
is.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(fos != null){
try {
fos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(urlConnection != null){
urlConnection.disconnect();
}
}
}

URI、URL和URN的区别

URI,是uniform resource identifier,统一资源标识符,用来唯一的标识一个 资源。而URL是uniform resource locator,统一资源定位符,它是一种具体 的URI,即URL可以用来标识一个资源,而且还指明了如何locate这个资源。

而URN,uniform resource name,统一资源命名,是通过名字来标识资源, 比如mailto:[email protected]

也就是说,URI是以一种抽象的,高层 次概念定义统一资源标识,而URL和URN则是具体的资源标识的方式。URL 和URN都是一种URI。

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