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Java面向?qū)ο蟪绦蜷_發(fā)——網(wǎng)絡(luò)編程入門知識(shí)

2年前作者：二哈喇子！分類：Toy博客閱讀(92)違法舉報(bào)

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了Java面向?qū)ο蟪绦蜷_發(fā)——網(wǎng)絡(luò)編程入門知識(shí)。希望對(duì)大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，請(qǐng)大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問(wèn)。

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軟件結(jié)構(gòu)

C/S結(jié)構(gòu) ：client/sever是指客戶端和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。常見程序有ＱＱ、迅雷等軟件。
B/S結(jié)構(gòu) ：browser/sever是指瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。常見瀏覽器有谷歌、火狐等。

Web應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的兩種流行架構(gòu)

兩種架構(gòu)各有優(yōu)勢(shì)，但是無(wú)論哪種架構(gòu)，都離不開網(wǎng)絡(luò)的支持。網(wǎng)絡(luò)編程，就是在一定的協(xié)議下，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信的程序。

網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議：通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以使多臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)連接，位于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)在進(jìn)行連接和通信時(shí)需要遵守一定的規(guī)則。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，這些連接和通信的規(guī)則被稱為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸格式、傳輸速率、傳輸步驟等做了統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須同時(shí)遵守才能完成數(shù)據(jù)交換。

TCP/IP協(xié)議： 傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最廣泛的協(xié)議。它定義了計(jì)算機(jī)如何連入因特網(wǎng)，以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。它的內(nèi)部包含一系列的用于處理數(shù)據(jù)通信的協(xié)議，并采用了4層的分層模型，每一層都呼叫它的下一層所提供的協(xié)議來(lái)完成自己的需求。
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上圖中，TCP/IP協(xié)議中的四層分別是應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層，每層分別負(fù)責(zé)不同的通信功能。

鏈路層：鏈路層是用于定義物理傳輸通道，通常是對(duì)某些網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的驅(qū)動(dòng)協(xié)議，例如針對(duì)光纖、網(wǎng)線提供的驅(qū)動(dòng)。

網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層是整個(gè)TCP/IP協(xié)議的核心，它主要用于將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分組，將分組數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)計(jì)算機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)。

傳輸層：主要使網(wǎng)絡(luò)程序進(jìn)行通信，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，可以采用TCP協(xié)議，也可以采用UDP協(xié)議。

應(yīng)用層：主要負(fù)責(zé)應(yīng)用程序的協(xié)議，例如HTTP協(xié)議、FTP協(xié)議等。

協(xié)議分類

通信的協(xié)議還是比較復(fù)雜的，java.net 包中包含的類和接口，它們提供低層次的通信細(xì)節(jié)。我們可以直接使用這些類和接口，來(lái)專注于網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)，而不用考慮通信的細(xì)節(jié)。

java.net 包中提供了兩種常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持：

UDP：用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(User Datagram Protocol)。UDP是無(wú)連接通信協(xié)議，即在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)的發(fā)送端和接收端不建立邏輯連接。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)向另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端不會(huì)確認(rèn)接收端是否存在，就會(huì)發(fā)出數(shù)據(jù)，同樣接收端在收到數(shù)據(jù)時(shí)，也不會(huì)向發(fā)送端反饋是否收到數(shù)據(jù)。

由于使用UDP協(xié)議消耗資源小，通信效率高，所以通常都會(huì)用于音頻、視頻和普通數(shù)據(jù)的傳輸例如視頻會(huì)議都使用UDP協(xié)議，因?yàn)檫@種情況即使偶爾丟失一兩個(gè)數(shù)據(jù)包，也不會(huì)對(duì)接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響。

但是在使用UDP協(xié)議傳送數(shù)據(jù)時(shí)，由于UDP的面向無(wú)連接性，不能保證數(shù)據(jù)的完整性，因此在傳輸重要數(shù)據(jù)時(shí)不建議使用UDP協(xié)議。

UDP的交換過(guò)程如下圖所示：
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特點(diǎn)：數(shù)據(jù)被限制在64kb以內(nèi)，超出這個(gè)范圍就不能發(fā)送了。

數(shù)據(jù)報(bào)(Datagram):網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕締挝?/p>

TCP：傳輸控制協(xié)議 (Transmission Control Protocol)。TCP協(xié)議是面向連接的通信協(xié)議，即傳輸數(shù)據(jù)之前，在發(fā)送端和接收端建立邏輯連接，然后再傳輸數(shù)據(jù)，它提供了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間可靠無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸。

在TCP連接中必須要明確客戶端與服務(wù)器端，由客戶端向服務(wù)端發(fā)出連接請(qǐng)求，每次連接的創(chuàng)建都需要經(jīng)過(guò)“三次握手”。

三次握手： TCP協(xié)議中，在發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備階段，客戶端與服務(wù)器之間的三次交互，以保證連接的可靠。
第一次握手，客戶端向服務(wù)器端發(fā)出連接請(qǐng)求，等待服務(wù)器確認(rèn)。
第二次握手，服務(wù)器端向客戶端回送一個(gè)響應(yīng)，通知客戶端收到了連接請(qǐng)求。
第三次握手，客戶端再次向服務(wù)器端發(fā)送確認(rèn)信息，確認(rèn)連接。

?完成三次握手，連接建立后，客戶端和服務(wù)器就可以開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。由于這種面向連接的特性，TCP協(xié)議可以保證傳輸數(shù)據(jù)的安全，所以應(yīng)用十分廣泛，例如下載文件、瀏覽網(wǎng)頁(yè)等。

網(wǎng)絡(luò)編程三要素

協(xié)議、IP地址、端口號(hào)

協(xié)議：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信必須遵守的規(guī)則，已經(jīng)介紹過(guò)了。

IP地址：指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址（Internet Protocol Address），俗稱IP。 IP地址用來(lái)給一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)設(shè)備做唯一的編號(hào)。假如我們把 “個(gè)人電腦” 比作 “一臺(tái)電話” 的話，那么 “IP地址” 就相當(dāng)于 “電話號(hào)碼”。

【IP地址分類 win+r —— cmd】
IPv4：是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，通常被分為4個(gè)字節(jié)，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之間的十進(jìn)制整數(shù)，那么最多可以表示42億個(gè)。

IPv6：由于互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，IP地址的需求量愈來(lái)愈大，但是網(wǎng)絡(luò)地址資源有限，使得IP的分配越發(fā)緊張。

為了擴(kuò)大地址空間，擬通過(guò)IPv6重新定義地址空間，采用128位地址長(zhǎng)度，每16個(gè)字節(jié)一組，分成8組十六進(jìn)制數(shù)，表示成ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，號(hào)稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個(gè)網(wǎng)址，這樣就解決了網(wǎng)絡(luò)地址資源數(shù)量不夠的問(wèn)題。

常用命令
查看本機(jī)IP地址，在控制臺(tái)輸入：

ipconfig

檢查網(wǎng)絡(luò)是否連通，在控制臺(tái)輸入：

ping 空格 IP地址
ping 220.181.57.216

特殊的IP地址

本機(jī)IP地址：127.0.0.1、localhost 。
端口號(hào)

網(wǎng)絡(luò)的通信，本質(zhì)上是兩個(gè)進(jìn)程（應(yīng)用程序）的通信。每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有很多的進(jìn)程，那么在網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，如何區(qū)分這些進(jìn)程呢？

如果說(shuō)IP地址可以唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，那么端口號(hào)就可以唯一標(biāo)識(shí)設(shè)備中的進(jìn)程（應(yīng)用程序）了。

端口號(hào)：用兩個(gè)字節(jié)表示的整數(shù)，它的取值范圍是0~65535
其中，0~1023之間的端口號(hào)用于一些知名的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用，普通的應(yīng)用程序需要使用1024以上的端口號(hào)。如果端口號(hào)被另外一個(gè)服務(wù)或應(yīng)用所占用，會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前程序啟動(dòng)失敗。
利用協(xié)議+IP地址+端口號(hào) 三元組合，就可以標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的進(jìn)程了，那么進(jìn)程間的通信就可以利用這個(gè)標(biāo)識(shí)與其它進(jìn)程進(jìn)行交互。

TCP通信程序

概述

TCP通信能實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交互，通信的兩端，要嚴(yán)格區(qū)分為客戶端（Client）與服務(wù)端（Server）。

兩端通信時(shí)步驟：

1、服務(wù)端程序，需要事先啟動(dòng)，等待客戶端的連接。
2、客戶端主動(dòng)連接服務(wù)器端，連接成功才能通信。服務(wù)端不可以主動(dòng)連接客戶端。

在Java中，提供了兩個(gè)類用于實(shí)現(xiàn)TCP通信程序：

1、客戶端：java.net.Socket 類表示。創(chuàng)建Socket對(duì)象，向服務(wù)端發(fā)出連接請(qǐng)求，服務(wù)端響應(yīng)請(qǐng)求，兩者建立連接開始通信。
2、服務(wù)端：java.net.ServerSocket 類表示。創(chuàng)建ServerSocket對(duì)象，相當(dāng)于開啟一個(gè)服務(wù)，并等待客戶端的連接。

Socket類

Socket 類：該類實(shí)現(xiàn)客戶端套接字，套接字指的是兩臺(tái)設(shè)備之間通訊的端點(diǎn)。

構(gòu)造方法

public Socket(String host, int port) ：創(chuàng)建套接字對(duì)象并將其連接到指定主機(jī)上的指定端口號(hào)。如果指定的host是null ，則相當(dāng)于指定地址為回送地址。

小貼士：回送地址(127.x.x.x) 是本機(jī)回送地址（Loopback Address），主要用于網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試以及本地機(jī)進(jìn)程間通信，無(wú)論什么程序，一旦使用回送地址發(fā)送數(shù)據(jù)，立即返回，不進(jìn)行任何網(wǎng)絡(luò)傳輸。

構(gòu)造舉例，代碼如下（示例）：

Socket client = new Socket("127.0.0.1", 6666);

成員方法

public InputStream getInputStream() ： 返回此套接字的輸入流。

如果此Scoket具有相關(guān)聯(lián)的通道，則生成的InputStream 的所有操作也關(guān)聯(lián)該通道。

關(guān)閉生成的InputStream也將關(guān)閉相關(guān)的Socket。

public OutputStream getOutputStream() ： 返回此套接字的輸出流。

如果此Scoket具有相關(guān)聯(lián)的通道，則生成的OutputStream 的所有操作也關(guān)聯(lián)該通道。

關(guān)閉生成的OutputStream也將關(guān)閉相關(guān)的Socket。

public void close() ：關(guān)閉此套接字。

一旦一個(gè)socket被關(guān)閉，它不可再使用。

關(guān)閉此socket也將關(guān)閉相關(guān)的InputStream和OutputStream 。
public void shutdownOutput() ： 禁用此套接字的輸出流。

任何先前寫出的數(shù)據(jù)將被發(fā)送，隨后終止輸出流。

ServerSocket類

ServerSocket類：這個(gè)類實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器套接字，該對(duì)象等待通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求。

構(gòu)造方法

public ServerSocket(int port) ：使用該構(gòu)造方法在創(chuàng)建ServerSocket對(duì)象時(shí)，就可以將其綁定到一個(gè)指定的端口號(hào)上，參數(shù)port就是端口號(hào)。
構(gòu)造舉例，代碼如下（示例）：

ServerSocket server = new ServerSocket(6666);

成員方法

public Socket accept() ：偵聽并接受連接，返回一個(gè)新的Socket對(duì)象，用于和客戶端實(shí)現(xiàn)通信。該方法會(huì)一直阻塞直到建立連接。

簡(jiǎn)單的TCP網(wǎng)絡(luò)程序

TCP通信分析圖解

1、【服務(wù)端】啟動(dòng),創(chuàng)建ServerSocket對(duì)象，等待連接。
2、【客戶端】啟動(dòng),創(chuàng)建Socket對(duì)象，請(qǐng)求連接。
3、【服務(wù)端】接收連接,調(diào)用accept方法，并返回一個(gè)Socket對(duì)象。
4、【客戶端】Socket對(duì)象，獲取OutputStream，向服務(wù)端寫出數(shù)據(jù)。
5、【服務(wù)端】Scoket對(duì)象，獲取InputStream，讀取客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
到此，客戶端向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)成功。

自此，服務(wù)端向客戶端回寫數(shù)據(jù)。
6、【服務(wù)端】Socket對(duì)象，獲取OutputStream，向客戶端回寫數(shù)據(jù)。
7、【客戶端】Scoket對(duì)象，獲取InputStream，解析回寫數(shù)據(jù)。
8、【客戶端】釋放資源，斷開連接。

客戶端向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)

import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class ClientTCP {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//2.創(chuàng)建客戶端Socket對(duì)象，請(qǐng)求連接
		 System.out.println("啟動(dòng)客戶端，發(fā)起連接。。。。。");
		 Socket client = new Socket("localhost",10086);
		 //創(chuàng)建套接字對(duì)象client并將其連接到指定主機(jī)localhost上的指定端口號(hào)10086
		 //4.客戶端再次向服務(wù)器端寫出數(shù)據(jù)
		 OutputStream os = client.getOutputStream(); //返回此套接字的輸出流
		 os.write("你好服務(wù)器，我我是客戶端，我發(fā)TCP數(shù)據(jù)了".getBytes());
		 System.out.println("-----------------------------------------");
		 //7.客戶端獲取InputStream，解析寫入的數(shù)據(jù)
		 InputStream is = client.getInputStream();
		 byte[] b = new byte[1024];
		 int len = is.read(b);
		 String msg =  new String(b,0,len);
		 System.out.println(msg);
		 is.close();
		 os.close();//關(guān)閉資源
		 client.close();
	}
}

服務(wù)器端

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SeverTCP {
		//1.服務(wù)器端等待客戶端連接
	public static void main(String[] args) throws IOException  {
		 System.out.println("啟動(dòng)服務(wù)器，等待客戶端連接。。。。。");
		 //3.接收請(qǐng)求，服務(wù)器端向客戶端回返回一個(gè)Socket對(duì)象
		 ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);//創(chuàng)建ServerSocket，綁定10086端口，等待連接
		 Socket server = ss.accept();//偵聽并接受連接，返回一個(gè)新的Socket對(duì)象，用于和客戶端實(shí)現(xiàn)通信
		 InputStream is = server.getInputStream();//獲取輸入流
		 //5.讀取客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)
		 byte[] b = new byte[1024];
		 int len = is.read(b);
		 String msg =  new String(b,0,len);
		 System.out.println(msg);
		 System.out.println("-----------------------------------------------");
		 //6.服務(wù)器端獲取OutputStream，向客戶端寫數(shù)據(jù)
		 OutputStream os = server.getOutputStream();
		 os.write("我是服務(wù)器，現(xiàn)在給你返回一些數(shù)據(jù)，請(qǐng)查收~~~~~".getBytes());
		 //關(guān)閉資源
		 os.close();
		 is.close();
		 server.close();
	}
}

文件上傳

1、【客戶端】輸入流，從硬盤讀取文件數(shù)據(jù)到程序中。
2、【客戶端】輸出流，寫出文件數(shù)據(jù)到服務(wù)端。
3、【服務(wù)端】輸入流，讀取文件數(shù)據(jù)到服務(wù)端程序。
4、【服務(wù)端】輸出流，寫出文件數(shù)據(jù)到服務(wù)器硬盤中。

服務(wù)端實(shí)現(xiàn)：

public class FileUpload_Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("服務(wù)器 啟動(dòng).....  ");
        // 1. 創(chuàng)建服務(wù)端ServerSocket
      	ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
  		// 2. 建立連接 
        Socket accept = serverSocket.accept();
      	// 3. 創(chuàng)建流對(duì)象
      	// 3.1 獲取輸入流,讀取文件數(shù)據(jù)
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream());
        // 3.2 創(chuàng)建輸出流,保存到本地 .
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream());
		// 4. 讀寫數(shù)據(jù)
        byte[] b = new byte[1024 * 8];
        int len;
        while ((len = bis.read(b)) != -1) {
            bos.write(b, 0, len);
        }
        //5. 關(guān)閉 資源
        bos.close();
        bis.close();
        accept.close();
        System.out.println("文件上傳已保存");
    }
}

客戶端實(shí)現(xiàn)：

public class FileUPload_Client {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.創(chuàng)建流對(duì)象
        // 1.1 創(chuàng)建輸入流,讀取本地文件  
        BufferedInputStream bis  = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.jpg"));
        // 1.2 創(chuàng)建輸出流,寫到服務(wù)端 
        Socket socket = new Socket("localhost", 6666);
        BufferedOutputStream   bos   = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        //2.寫出數(shù)據(jù). 
        byte[] b  = new byte[1024 * 8 ];
        int len ; 
        while (( len  = bis.read(b))!=-1) {
            bos.write(b, 0, len);
            bos.flush();
        }
        System.out.println("文件發(fā)送完畢");
        // 3.釋放資源
        bos.close(); 
        socket.close();
        bis.close(); 
        System.out.println("文件上傳完畢 ");
	}
}

BIO 、 NIO 與 AIO

菜鳥教程 (runoob.com) | Java 網(wǎng)絡(luò)編程

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到了這里，關(guān)于Java面向?qū)ο蟪绦蜷_發(fā)——網(wǎng)絡(luò)編程入門知識(shí)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！

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