Java基础-网络编程1

网络编程 Socket

基本概念

C/S结构 ：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有ＱＱ、迅雷等软件。

B/S结构 ：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等。

网络通信协议：通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则。

在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。

TCP/IP协议： 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。

传输层：主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议。

网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。

链路层：链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动。

TCP通信

概述

TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。 面向连接，可靠的通信协议。

TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，

然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。

IP地址：互联网协议地址（Internet Protocol Address）。

IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。特殊的IP地址：127.0.0.1、localhost（本机） 。

端口(port):用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535。

0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，

普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。

TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互，通信的两端，要严格区分为客户端（Client）与服务端（Server）。

两端通信时步骤：

1. 服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
2. 客户端主动连接服务器端，连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。

三次握手

在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”。

三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。

• 第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求seq，等待服务器确认。
• 第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应ack，通知客户端收到了连接请求。
• 第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息ack，确认连接。整个交互过程如下图所示。

连接：经过三次握手，开辟资源的过程。

完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。

由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如下载文件、浏览网页等。

在Java中，提供了两个类用于实现TCP通信程序：

1. 服务端：java.net.ServerSocket 类表示。创建ServerSocket对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。
2. 客户端：java.net.Socket 类表示。创建Socket对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建立连接开始通信。

ServerSocket类

服务器应用程序通过使用 java.net.ServerSocket 类以获取一个端口,并且侦听客户端请求。

构造方法

构造方法	描述
public ServerSocket(int port) throws IOException	创建绑定到特定端口的服务器套接字。
public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException	利用指定的 backlog 创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号。
public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException	使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP 地址创建服务器。
public ServerSocket() throws IOException	创建非绑定服务器套接字。

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);

成员方法

方法	描述
public int getLocalPort()	返回此套接字在其上侦听的端口。
public Socket accept() throws IOException	侦听并接受到此套接字的连接。
public void setSoTimeout(int timeout)	通过指定超时值启用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒为单位。
public void bind(SocketAddress host, int backlog)	将 ServerSocket 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）。

Socket类

java.net.Socket 类代表客户端和服务器都用来互相沟通的套接字。

客户端要获取一个 Socket 对象通过实例化 ，而服务器获得一个 Socket 对象则通过 accept() 方法的返回值。

构造方法

构造方法	描述
public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException.	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。
public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException	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。
public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException	创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口。
public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException	创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口。
public Socket()	通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字

• 创建套接字对象并将其连接到指定主机上的指定端口号。如果指定的host是null ，则相当于指定地址为回送地址。

  小贴士：回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址（Loopback Address），主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，立即返回，不进行任何网络传输。

Socket client = new Socket("127.0.0.1", 8888);

成员方法

序号	方法描述
1	public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException 将此套接字连接到服务器，并指定一个超时值。
2	public InetAddress getInetAddress() 返回套接字连接的地址。
3	public int getPort() 返回此套接字连接到的远程端口。
4	public int getLocalPort() 返回此套接字绑定到的本地端口。
5	public SocketAddress getRemoteSocketAddress() 返回此套接字连接的端点的地址，如果未连接则返回 null。
6	public InputStream getInputStream() throws IOException 返回此套接字的输入流。
7	public OutputStream getOutputStream() throws IOException 返回此套接字的输出流。
8	public void close() throws IOException 关闭此套接字。
9	public void shutdownOutput() throws IOException 禁用此套接字的输出流。

简单案例

服务器与客户端的通信

服务端实现：

public class ServerTCP {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("服务端启动 , 等待连接 .... ");
        // 1.创建 ServerSocket对象，绑定端口，开始等待连接
        ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);
        // 2.接收连接 accept 方法, 返回 socket 对象.
        Socket server = ss.accept();
        // 3.通过socket 获取输入流
        InputStream is = server.getInputStream();
        // 4.一次性读取数据
      	// 4.1 创建字节数组
        byte[] b = new byte[1024];
      	// 4.2 据读取到字节数组中.
        int len = is.read(b)；
        // 4.3 解析数组,打印字符串信息
        String msg = new String(b, 0, len);
        System.out.println(msg);
      	// =================回写数据=======================
      	// 5. 通过 socket 获取输出流
      	 OutputStream out = server.getOutputStream();
      	// 6. 回写数据
      	 out.write("我很好,谢谢你".getBytes());
      	// 7.关闭资源.
      	out.close();
        is.close();
        server.close();
    }
}

客户端实现：

public class ClientTCP {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		System.out.println("客户端 发送数据");
		// 1.创建 Socket ( ip , port ) , 确定连接到哪里.
		Socket client = new Socket("localhost", 6666);
		// 2.通过Scoket,获取输出流对象
		OutputStream os = client.getOutputStream();
		// 3.写出数据.
		os.write("你好么? tcp ,我来了".getBytes());
      	// ==============解析回写=========================
      	// 4. 通过Scoket,获取 输入流对象
      	InputStream in = client.getInputStream();
      	// 5. 读取数据数据
      	byte[] b = new byte[100];
      	int len = in.read(b);
      	System.out.println(new String(b, 0, len));
		// 6. 关闭资源 .
      	in.close();
		os.close();
		client.close();
	}
}