20145227《Java程序设计》第10周学习总结

教材学习内容总结

网络编程

• 就是在两个或两个以上的设备(例如计算机)之间传输数据。程序员所作的事情就是把数据发送到指定的位置，或者接收到指定的数据，这个就是狭义的网络编程范畴。在发送和接收数据时，大部分的程序设计语言都设计了专门的API实现这些功能，程序员只需要调用即可。

计算机网络概述

• 计算机网络：通过一定的物理设备将处于不同位置的计算机连接起来组成的网络，这个网络中包含的设备有：计算机、路由器、交换机等等。
• IP地址：网络中的每个设备都会有一个唯一的数字标识，命名IP地址的规定是IPv4协议，该协议规定每个IP地址由4个0-255之间的数字组成
• 域名：一个IP地址可以对应多个域名，一个域名只能对应一个IP地址。
• 域名解析：通过DNS服务器将域名转换为IP地址。
• 端口：在同一个计算机中每个程序对应唯一的端口，这样一个计算机上就可以通过端口区分发送给每个端口的数据了，也就是一个计算机上可以并发运行多个网络程序，而不会在互相之间产生干扰。
• 有了IP地址和端口的概念以后，在进行网络通讯交换时，就可以通过IP地址查找到该台计算机，然后通过端口标识这台计算机上的一个唯一的程序。这样就可以进行网络数据的交换了。

网络编程概述

• 网络通讯基于“请求-响应”模型，通讯的一端发送数据，另外一端反馈数据。
• C/S结构：客户端与服务器端：网络编程中的两种程序就分别是客户端和服务器端，第一次主动发起通讯的程序被称作客户端(Client)程序，简称客户端，而在第一次通讯中等待连接的程序被称作服务器端(Server)程序，简称服务器。一旦通讯建立，则客户端和服务器端完全一样，没有本质的区别，这种网络编程的结构被称作客户端/服务器结构，简称C/S结构。
• B/S结构：没有必要使用专用的客户端，而需要使用通用的客户端，例如浏览器，使用浏览器作为客户端的结构被称作浏览器/服务器结构，也叫做Browser/Server结构，简称为B/S结构。在开发时只需要开发服务器端即可，这种结构的优势在于开发的压力比较小，不需要维护客户端。这种结构也存在着很多不足，例如浏览器的限制比较大，表现力不强，无法进行系统级操作等。
• P2P程序：一个P2P程序中既包含客户端程序，也包含服务器端程序。
• 在实际的网络程序编程中，最麻烦的内容不是数据的发送和接收，因为这个功能在几乎所有的程序语言中都提供了封装好的API进行调用，最麻烦的内容就是协议的设计以及协议的生产和解析，这个才是网络编程中最核心的内容。

网络通讯方式

• 现有的网络中，网络通讯的方式主要有两种：

                TCP(传输控制协议)方式UDP(用户数据报协议)方式

• TCP方式需要建立专门的虚拟连接，然后进行可靠的数据传输，如果数据发送失败，则客户端会自动重发该数据。
• UDP方式不需要建立专门的虚拟连接，传输也不是很可靠，如果发送失败则客户端无法获得。

网络编程步骤

• 客户端的编程主要由三个步骤实现：

                建立网络连接:建立网络连接时需要指定连接到的服务器的IP地址和端口号。交换数据 关闭网络连接

• 服务器端一般实现程序的核心逻辑以及数据存储等核心功能四个步骤:

               监听端口获得连接 交换数据 关闭连接

Java网络编程技术

• 和网络编程有关的基本API位于java.net包中，该包中包含了基本的网络编程实现，该包是网络编程的基础。该包中既包含基础的网络编程类，也包含封装后的专门处理WEB相关的处理类。
• InetAddress类：该类的功能是代表一个IP地址，并且将IP地址和域名相关的操作方法包含在该类的内部。关于该类的使用，下面通过一个基础的代码示例演示该类的使用。运行结果如下：

TCP编程

• TCP方式的网络编程,以java.net.Socket类代表客户端连接，以java.net.ServerSocket类代表服务器端连接,程序员实际编程时，只需要指定IP地址和端口号码就可以建立连接了
  连接一旦建立，紧接着的步骤就是按照“请求-响应”模型进行网络数据交换，在Java语言中，数据传输功能由Java IO实现，也就是说只需要从连接中获得输入流和输出流即可，然后将需要发送的数据写入连接对象的输出流中，在发送完成以后从输入流中读取数据即可。数据交换完成以后，关闭网络连接，释放网络连接占用的系统端口和内存等资源，完成网络操作。

• TCP类型的服务器端的编写：
  1.服务器端编程的第一个步骤是监听端口，如ServerSocket ss = new ServerSocket(10000)。
  2.服务器端编程的第二个步骤是获得连接，该步骤的作用是当有客户端连接到达时，建立一个和客户端连接对应的Socket连接对象，从而释放客户端连接对于服务器端端口的占用,实现获得连接的代码是：Socket socket = ss.accept()。
  3.连接获得以后，后续的编程就和客户端的网络编程类似了，这里获得的Socket类型的连接就和客户端的网络连接一样了，只是服务器端需要首先读取发送过来的数据，然后进行逻辑处理以后再发送给客户端，也就是交换数据的顺序和客户端交换数据的步骤刚好相反。
  4.在服务器端通信完成以后，关闭服务器端连接。实现的代码为：ss.close()。```

• 下面以一个简单的echo服务实现为例子，介绍综合使用示例。echo的意思就是“回声”，echo服务器端实现的功能就是将客户端发送的内容再原封不动的反馈给客户端。实现结果如下：

• 如何实现建立一次连接，进行多次数据交换呢？其实很简单，建立连接以后，将数据交换的逻辑写到一个循环中就可以了。这样只要循环不结束则连接就不会被关闭。按照这种思路，可以改造一下上面的代码，让该程序可以在建立连接一次以后，发送三次数据，实现结果如下：

• 下面例子是UDP客户端编程中发送数据的实现。

网络协议

• 网络协议是指对于网络中传输的数据格式的规定。对于网络编程初学者来说，没有必要深入了解TCP/IP协议簇，所以对于初学者来说去读大部头的《TCP/IP协议》也不是一件很合适的事情，因为深入了解TCP/IP协议是网络编程提高阶段，也是深入网络编程底层时才需要做的事情。

• 网络协议的实质也是客户端程序和服务器端程序对于数据的一种约定，只是由于以计算机为基础，所以更多的是使用数字来代表内容，这样就显得比较抽象一些。

质数判别示例运行结果如下：

• 代码托管截图

• 新增代码行数

学习进度条

参考资料

• Java学习笔记(第8版)

• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导