Java基础——计算机网络、网络编程

1.网络模型

图解

2.网络编程三要素

IP地址:InetAddress:	网络中设备的标识，不易记忆，可用主机名
端口号:	用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识 
传输协议:	通讯的规则常见协议：TCP，UDP

网络编程的三要素：

IP：为了标识网络中一台计算机的唯一性。 IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。端口：逻辑端口，它其实是每一个使用网卡的程序的编号接下来的问题是，同一台主机上有许多程序都需要用到网络，比如，你一边浏览网页，一边与朋友在线聊天。当一个数据包从互联网上发来的时候，你怎么知道，它是表示网页的内容，还是表示在线聊天的内容？也就是说，我们还需要一个参数，表示这个数据包到底供哪个程序（进程）使用。这个参数就叫做 “端口”（port），它其实是每一个使用网卡的程序的编号。每个数据包都发到主机的特定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的数据。

3.网络编程三要素之IP

IP概述:所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。点分十进制 4个字节一个字节8位。

IP地址的组成
	IP地址 = 网络地址+主机地址  
	A类IP地址:第一段号码为网络地址，剩下的三段号码为本地计算机的号码 
	B类IP地址:前二段号码为网络地址，剩下的二段号码为本地计算机的号码
	C类IP地址:前三段号码为网络地址，剩下的一段号码为本地计算机的号码
IP地址分类
	A类	1.0.0.1---127.255.255.254
		(1)10.X.X.X是私有地址(私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址)							
		(2)127.X.X.X是保留地址，用做循环测试用的。
	B类	128.0.0.1---191.255.255.254	   172.16.0.0---172.31.255.255是私有地址。
	C类	192.0.0.1---223.255.255.254	   192.168.x.x是私有地址
	D类	224.0.0.1---239.255.255.254 	
	E类	240.0.0.1---247.255.255.254	  
特殊地址
	127.0.0.1 回环地址,可用于测试本机的网络是否有问题. ping 127.0.0.1   
	DOS命令 ipconfig:查看本机IP地址
	xxx.xxx.xxx.255 广播地址
	
IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

4.InetAddress类

获取主机名的 DOS 命令：hostname InetAddress类的概述:为了方便我们对IP地址的获取和操作，java提供了一个类InetAddress 供我们使用,此类表示互联网协议 (IP) 地址。

InetAddress类的常见功能
		public static InetAddress getByName(String host)
		public String getHostAddress()  //获取IP
		public String getHostName( )  //获取主机名
		getLocalHost();

public class MyTest {
          
   
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
          
   
        // java.net
        // 类 InetAddress 此类表示互联网协议(IP) 地址。
        InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("小李同学");
        String ip = inetAddress.getHostAddress();
        String hostName = inetAddress.getHostName();
        System.out.println(ip);
        System.out.println(hostName);
        
        InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("192.168.15.178");
        String ip2 = inetAddress2.getHostAddress();
        String hostName1 = inetAddress2.getHostName();
        System.out.println(ip2);
        System.out.println(hostName1);
    }
}

5.网络编程三要素之端口和协议

端口物理端口网卡口逻辑端口我们指的就是逻辑端口 a:每个网络程序都会有一个逻辑端口 b:用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识 c:有效端口：0-65535（两个字节），其中0~1023系统使用或保留端口。

端口的解释：同一台主机上有许多程序都需要用到网络，比如，你一边浏览网页，一边与朋友在线聊天。当一个数据包从互联网上发来的时候，你怎么知道，它是表示网页的内容，还是表示在线聊天的内容？也就是说，我们还需要一个参数，表示这个数据包到底供哪个程序（进程）使用。这个参数就叫做 “端口”（port），它其实是每一个使用网卡的程序的编号。每个数据包都发到主机的特定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的数据

协议 UDP 发短信将数据源和目的地封装成数据包，不需要建立连接；每个数据报包的大小在限制在64k；因无连接，是不可靠协议；不需要建立连接，速度快，效率高 TCP 打电话视频建立连接，形成传输数据的通道；在连接中进行大数据量传输；需要连接所以是可靠协议；必须建立连接，效率会稍低

6.Socket

Socket=IP+端口号
	A:Socket套接字概述：
		网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。
	B:Socket原理机制：
		通信的两端都有Socket。
		网络通信其实就是Socket间的通信。
		数据在两个Socket间通过IO传输。

UDPClient UDP协议发送数据(DatagramSocket)

步骤: a: 创建UDP通讯客户端对象(DatagramSocket) b: 创建数据报包 public DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address,int port) c: 发送数据 d: 释放资源

public class UDPClient {
          
   
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          
   
        //创建客户端的Socket
        // DatagramSocket()
        // 构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        //发送数据报包  类 DatagramPacket
        // DatagramPacket( byte[] buf, int length, InetAddress address,int port)
        // 构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。
        String msg="你好UDP服务端";
        byte[] bytes = msg.getBytes();
        //有效端口：0~65535（两个字节），其中0~1023系统使用或保留端口。
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName("192.168.15.100"), 8888);
        ds.send(datagramPacket);
        //释放资源
        ds.close();
    }
}

UDPServer UDP协议接收数据

步骤: public DatagramSocket(int port) -port是指定端口号 a: 创建UDP通讯协议服务器端对象(DatagramSocket) 注意要用有参数构造指定端口号 b: 创建数据报包,作用用来接收数据 public DatagramPacket(byte[] buf, int length) c: 接收数据 receive(dp) ; d: 解析数据报包,拿出数据 dp.getData() ; dp.getLength() ; e: 释放资源

public class UDPServer {
          
   
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          
   
        // DatagramSocket( int port)
        // 创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。
        //创建服务端的Socket并暴露端口号
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);
        // DatagramPacket( byte[] buf, int length)
        // 构造 DatagramPacket，用来接收长度为 length 的数据包。
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
        System.out.println("服务器已经开启，等待接收数据......");
        //receive(datagramPacket) 阻塞的方法，等待客户端发送数据
        /*从此套接字接收数据报包。当此方法返回时，DatagramPacket 的缓冲区填充了接收的数据。
        数据报包也包含发送方的 IP 地址和发送方机器上的端口号。
        此方法在接收到数据报前一直阻塞。
        数据报包对象的 length 字段包含所接收信息的长度。如果信息比包的长度长，该信息将被截短。
        * */
        ds.receive(datagramPacket); //接收数据报包
        //取出数据报包中的数据
        byte[] data = datagramPacket.getData();
        int length = datagramPacket.getLength();
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);
        //释放资源
        ds.close();
    }
}

案例演示:UDP协议发送端的数据来自于键盘录入客户端

public class UDPClient {
          
   
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          
   
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        while (true) {
          
   
            System.out.println("请输入要发送的消息");
            String msg = reader.readLine();
            byte[] bytes = msg.getBytes();
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName("192.168.15.100"), 6666);
            ds.send(dp);
            //自定义结束标记
            if ("886".equals(msg)) {
          
   
                break;
            }
        }
        ds.close();
    }
}

服务端

public class UDPServer {
          
   
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          
   
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(6666);
        while (true){
          
   
            byte[] bytes = new byte[1024];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
            System.out.println("服务器已经开启，等待接收数据.....");
            ds.receive(dp);
            //取出数据
            byte[] data = dp.getData();
            int length = dp.getLength(); //取出数据的实际长度
            //获取客户端IP
            String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
            String s = new String(data,0, length);
            System.out.println(ip+"-给你发来消息："+s);
            if("886".equals(s)){
          
   
                break;
            }
        }
        ds.close();
    }
}

7.TCP协议发送数据

TCP协议发送数据(Scoket) 步骤:

a: 创建TCP通讯协议客户端对象(Socket) // public Socket(String host, int port) b: 获取输出流对象 c: 写数据 d: 释放资源

public class TCPClient {
          
   
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          
   
        /*
        TCP协议的特点:
        *  建立连接，形成传输数据的通道；
			在连接中进行大数据量传输；
			需要连接所以是可靠协议；
			必须建立连接，效率会稍低
        *
        * */
       //Socket 此类实现客户端套接字（也可以就叫“套接字”）。套接字是两台机器间通信的端点。
       //  Socket(InetAddress address, int port)
       //  创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。
       //  Socket(String host, int port)
       //  创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号
        Socket sk = new Socket("192.168.15.100", 9999);
        //获取通道中输出流
        OutputStream out = sk.getOutputStream();
        out.write("你好TCP服务端...".getBytes());
        //释放资源
        sk.close();
    }
}

TCP协议接收数据 TCP协议接收数据(ServerSocket) 步骤:

a: 创建TCP通讯协议服务器端对象(ServerSocket) b: 监听客户端 c: 获取输入流对象 d: 读取数据 e: 释放资源

public class TCPServer {
          
   
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          
   
       // 类 ServerSocket 此类实现服务器套接字。服务器套接字等待请求通过网络传入。
       //  ServerSocket( int port)
       //  创建绑定到特定端口的服务器套接字。
        //创建服务端的套接字，并暴露端口号
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
        //侦听客户端的连接
        System.out.println("服务器已经开启,等待连接......");
        //accept(),侦听并接受到此套接字的连接。此方法在连接传入之前一直阻塞。
        Socket sk = ss.accept();
        //获取通道中的输入流
        InputStream in = sk.getInputStream();
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = in.read(bytes);
        String s = new String(bytes, 0, len);
        System.out.println(s);
        ss.close();
    }
}

案例演示：服务器给客户端一个反馈

TCPClient

public class TCPClient {
          
   
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          
   
        Socket sk = new Socket("192.168.15.100", 8888);
        OutputStream out = sk.getOutputStream();
        out.write("Hello Server".getBytes());
        //读取服务端回复的消息
        InputStream in = sk.getInputStream();
        String ip = sk.getInetAddress().getHostAddress();
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = in.read(bytes);
        String s = new String(bytes, 0, len);
        System.out.println("IP:" + ip + "-给你回复来消息：" + s);
        out.close();
    }
}

TCPServer

public class TCPServer {
          
   
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          
   
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务器开启，等待连接.....");
        Socket sk= ss.accept();
        InputStream in = sk.getInputStream();
        //获取客户端ip
        String ip = sk.getInetAddress().getHostAddress();
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = in.read(bytes);
        String s = new String(bytes, 0, len);
        System.out.println("IP:"+ip+"-给你发来消息："+s);
        //服务端，回复一条消息给客户端
        OutputStream out = sk.getOutputStream();
        out.write("你好客户端".getBytes());
        ss.close();
    }
}

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