java学习之高级语法（二十八）----- 网络编程

网络编程入门

▶ 软件结构

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。

两种架构各有优势，但是无论哪种架构，都离不开网络的支持

网络编程就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序

▶ 网络通信协议

--- 网络通信协议

通信协议是计算机必须遵守的规则，只有遵守这些规则，计算机之间才能进行通信。这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样，协议中对数据的传输格式、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，最终完成数据交换。

--- 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。

▶ 协议分类

通信的协议还是比较复杂的，java.net 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节，可以直接使用这些类和接口来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。

java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：

1. UDP --- 用户数据报协议(User Datagram Protocol)

UDP协议是一个面向无连接的协议。传输数据时不需要建立连接，不管对方端服务是否启动，直接将数据、数据源和目的地都封装在数据包中直接发送，每个数据包的大小限制在64k以内。它是不可靠协议，因为无连接，所以传输速度快，但是容易丢失数据。日常应用中,例如视频会议、QQ聊天等。

2. TCP --- 传输控制协议 (Transmission Control Protocol)

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。

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

（1）第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认

（2）第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求

（3）第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接

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。

整个交互过程如下图所示：

▶ 网络编程的三要素

1. 协议：计算机网络通信必须遵守的规则

2. IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP

IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号

假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。

--- IP地址分类：

（1）IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成 a.b.c.d 的形式，例如 192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。

（2）IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。有资料显示，全球IPv4地址在2011年2月分配完毕。为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成 ABDC:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

--- 常用命令：

（1）查看本机IP地址，在控制台输入：ipconfig

（2）检查网络是否连通，在控制台输入：ping 空格 IP地址

（3）特殊的IP地址

本机IP地址：127.0.0.1 localhost

3. 端口号

网络的通信本质上是两个进程（应用程序）的通信，每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时如何区分这些进程呢？

如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）了。

端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535。其中，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。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。

利用协议 + IP地址 + 端口号三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。

TCP通信协议

▶ TCP通信概述

▶ TCP通信的客户端代码实现

--- TCP通信的客户端：向服务器发送连接请求，给服务器发送数据，读取服务器回写的数据

表示客户端的类： java.net.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，包含了IP地址和端口号的网络单位

构造方法：

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

参数：String host - 服务器主机的名称 / 服务器的IP地址

int port - 服务器的端口号

成员方法：

OutputStream getOutputStream() --- 返回此套接字的输出流

InputStream getInputStream() --- 返回此套接字的输入流

void close() --- 关闭此套接字

实现步骤：

（1）创建一个客户端对象Socket，构造方法绑定服务器的IP地址和端口号

（2）使用Socket对象中的方法 getOutputStream() 获取网络字节输出流 OutputStream对象

（3）使用网络字节输出流 OutputStream对象中的方法 write 给服务器发送数据

（4）使用Socket对象中的方法 getIutputStream() 获取网络字节输入流 IutputStream对象

（5）使用网络字节输入流 IutputStream对象中的方法 read 读取服务器回写的数据

（6）释放资源（Socket）

注意：

（1）客户端和服务器端进行交互，必须使用Socket中提供的网络流，不能使用自己创建的流对象

（2）当创建客户端对象Socket时就会去请求服务器和服务器经过3次握手建立连接通路

这时候如果服务器没有启动则会抛出异常

如果服务器已经启动则可以进行交互了

--- TCP通信的服务器端：接收客户的请求，读取客户端发送的数据，给客户端回写数据

表示服务器的类： java.net.ServerSocket --- 此类实现服务器套接字

构造方法：

ServerSocket( int port ) --- 创建绑定到特定端口的服务器套接字

服务器端必须明确一件事情：必须知道是哪个客户端请求的服务器，所以可以使用accpet方法获取到请求的客户端对象Socket

成员方法：

Socket accept( ) --- 侦听并接受此套接字的连接

服务器的实现步骤：

（1）创建服务器ServerSocket对象和系统要指定的端口号

（2）使用ServerSocket对象中的方法accept，获取到请求的客户端对象Socket

（3）使用Socket对象中的方法 getIutputStream() 获取网络字节输入流 IutputStream对象

（4）使用网络字节输入流 IutputStream对象中的方法 read 读取客户端发送的数据

（5）使用Socket对象中的方法 getOutputStream() 获取网络字节输出流 OutputStream对象

（6）使用网络字节输出流 OutputStream对象中的方法 write 给客户端回写数据

（7）释放资源（Socket，ServerSocket）

综合案例 --- 文件上传案例

▶ 文件上传案例原理分析

▶ 文件上传案例代码实现

▶ 文件上传案例阻塞问题

解决方法：上传完文件，给服务器写一个结束标记

void shutdownOutput() --- 禁用此套接字的输出流

对于TCP套接字，任何以前写入的数据都将被发送，并且后跟TCP的正常连接终止序列