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网络编程

CmyShare2022/1/1大约 17 分钟Java基础Java基础

网络编程概述

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网络编程基础

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网络通信要素

网络通信要素定义

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网络通信协议模型

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网路数据封装和拆封

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通信要素1：IP和端口号

IP地址

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端口号

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域名解析过程

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InetAddress类定义及使用

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/**
 * 一、网络编程中有两个主要的问题：
 * 1.如何准确地定位网络上一台或多台主机；定位主机上的特定的应用
 * 2.找到主机后如何可靠高效地进行数据传输
 *
 * 二、网络编程中的两个要素：
 * 1.对应问题一：IP和端口号
 * 2.对应问题二：提供网络通信协议：TCP/IP参考模型（应用层、传输层、网络层、物理+数据链路层）
 *
 *
 * 三、通信要素一：IP和端口号
 *
 * 1. IP:唯一的标识 Internet 上的计算机（通信实体）
 * 2. 在Java中使用InetAddress类代表IP
 * 3. IP分类：IPv4 和 IPv6 ; 万维网 和 局域网
 * 4. 域名:   www.baidu.com   www.mi.com  www.sina.com  www.jd.com
 *            www.vip.com
 * 5. 本地回路地址：127.0.0.1 对应着：localhost
 *
 * 6. 如何实例化InetAddress:两个方法：getByName(String host) 、 getLocalHost()
 *        两个常用方法：getHostName() / getHostAddress()
 *
 * 7. 端口号：正在计算机上运行的进程。
 * 要求：不同的进程有不同的端口号
 * 范围：被规定为一个 16 位的整数 0~65535。
 *
 * 8. 端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket
 */
public class InetAddressTest {

    public static void main(String[] args) {

        try {
            //File file = new File("hello.txt");
            //实例化InetAddress，根据IP获取地址
            InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("192.168.10.14");
            System.out.println(inet1);
            //根据域名获取地址
            InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("www.atguigu.com");
            System.out.println(inet2);
            //根据IP获取本机地址
            InetAddress inet3 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            System.out.println(inet3);

            //根据getLocalHost方法获取本地ip
            InetAddress inet4 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inet4);

            //getHostName()获取主机名
            System.out.println(inet2.getHostName());
            //getHostAddress()获取主机地址
            System.out.println(inet2.getHostAddress());
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

通信要素2：网络协议

网络协议定义

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TCP/IP协议

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TCP/UDP传输层协议

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TCP/UDP区别

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TCP/UDP应用

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TCP三次握手

  • 第一次，客户端发送SYN=1报文段、seq=x序列号。此时客户端处于 SYN_SEND 发送等待状态。
  • 第二次，服务器收到客户端的 SYN 报文之后，返回自己 SYN 报文，指定自己seq=y序列号。把客户端的seq+ 1 作为ACK 值。此时服务器处于 SYN_RCVD确认接收 状态。
  • 第三次，客户端接收到服务器的SYN报文后，将服务器seq+1作为ACK值，指定自己seq=z序列号。此时客户端处于 ESTABLISHED 确认连接状态，服务器收到 ACK 报文之后，也处于 ESTABLISHED 确认连接状态。
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TCP四次挥手

  • 第一次挥手：客户端发送一个 FIN 报文，报文中会指定一个序列号。此时客户端处于 FIN_WAIT1 状态。 即发出连接释放报文段（FIN=1，序号seq=u），并停止再发送数据，主动关闭TCP连接，进入FIN_WAIT1（终止等待1）状态，等待服务端的确认。
  • 第二次挥手：服务端收到 FIN 之后，会发送 ACK 报文，且把客户端的序列号值 +1 作为 ACK 报文的序列号值，此时服务端处于 CLOSE_WAIT 状态。 即服务端收到连接释放报文段后即发出确认报文段（ACK=1，确认号ack=u+1，序号seq=v），客户端收到服务端的确认后，进入FIN_WAIT2（终止等待2）状态，等待服务端发出的连接释放报文段。
  • 第三次挥手：服务端想断开连接，发给 FIN 报文，且指定一个序列号。此时服务端处于 LAST_ACK 的状态。 即服务端没有要向客户端发出的数据，服务端发出连接释放报文段（FIN=1，ACK=1，序号seq=w，确认号ack=u+1），等待客户端的确认。
  • 第四次挥手：客户端收到 FIN 之后，发送一个 ACK 报文作为应答，且把服务端的序列号值 +1 作为自己 ACK 报文的确认号值，此时客户端处于 TIME_WAIT 状态，需要过2MSL以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 CLOSED 状态。服务端收到 ACK 报文之后，就处于关闭连接了，处于 CLOSED 状态。 即客户端收到服务端的连接释放报文段后，对此发出确认报文段（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1），客户端进入TIME_WAIT（时间等待）状态。此时TCP未释放掉，需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，客户端才进入CLOSED状态。
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套接字(Socket)

Socket定义

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Socket常用方法

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TCP网络编程

TCP网络编程定义

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TCP网络编程步骤

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TCP网络编程使用

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练习1：客户端发送信息给服务端，服务端将数据显示在控制台上

/**
 * 实现TCP的网络编程
 * 练习1：客户端发送信息给服务端，服务端将数据显示在控制台上
 *
 */
public class TCPTest1 {

    //客户端
    @Test
    public void client() {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            //1.创建Socket对象，指明服务器端的ip和端口号
            InetAddress inet = InetAddress.getByName("192.168.14.100");
            socket = new Socket(inet, 8899);
            //2.获取一个输出流，用于输出数据
            os = socket.getOutputStream();
            //3.写出数据的操作
            os.write("你好，我是客户端mm".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.资源的关闭
            if (os != null) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    //服务端
    @Test
    public void server() {
        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //1.创建服务器端的ServerSocket，指明自己的端口号
            ss = new ServerSocket(8899);
            //2.调用accept()表示接收来自于客户端的socket
            socket = ss.accept();
            //3.获取输入流，读取数据
            is = socket.getInputStream();

            //不建议这样写，可能会有乱码
            //byte[] buffer = new byte[1024];
            //int len;
            //while((len = is.read(buffer)) != -1){
            //    String str = new String(buffer,0,len);
            //    System.out.print(str);
            //}
            //4.读取输入流中的数据
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len;
            while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
                baos.write(buffer, 0, len);
            }
            //输出到控制台
            System.out.println(baos.toString());
            System.out.println("收到了来自于：" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "的数据");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (baos != null) {
                //5.关闭资源
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (is != null) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (ss != null) {
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

练习2：客户端发送文件给服务端，服务端将文件保存在本地

/**
 *
 * 实现TCP的网络编程
 * 练习2：客户端发送文件给服务端，服务端将文件保存在本地
 * 这里涉及到的异常，应该使用try-catch-finally处理
 *
 */
public class TCPTest2 {

    //客户端，这里涉及到的异常，应该使用try-catch-finally处理
    @Test
    public void client() throws IOException {
        //1.创建Socket
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9090);
        //2.获取输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.获取输入流
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("beauty.jpg"));
        //4.读取数据，输出数据
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = fis.read(buffer)) != -1){
            os.write(buffer,0,len);
        }
        //5.关闭资源
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }

    //服务器端，这里涉及到的异常，应该使用try-catch-finally处理
    @Test
    public void server() throws IOException {
        //1.获取服务器端ServerSocket
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9090);
        //2.获取客户端的Socket
        Socket socket = ss.accept();
        //3.获取客户端的输入流
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4.创建输出流
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("beauty1.jpg"));
        //5.读取数据，输出数据
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }
        //6.关闭资源
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        ss.close();
    }
}

练习3：客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地，返回“发送成功”给客户端

/**
 * 实现TCP的网络编程
 * 练习3：客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地。并返回“发送成功”给客户端
 *
 */
public class TCPTest3 {

    //客户端，这里涉及到的异常，应该使用try-catch-finally处理
    @Test
    public void client() throws IOException {
        //1.创建Socket
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9090);
        //2.获取输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.获取输入流
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("beauty.jpg"));
        //4.读取数据，输出数据
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = fis.read(buffer)) != -1){
            os.write(buffer,0,len);
        }

        //因为fis.read()方法是阻塞式，客服端什么时候上传完没有指示，服务器端什么时候接收完也没有指示，都不能停止。
        //在客户端调用shutdownOutput方法，关闭socket数据输出
        socket.shutdownOutput();

        //5.接收来自于服务器端的数据，并显示到控制台上
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //定义字节数组输出流
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] bufferr = new byte[20];
        int len1;
        //接收服务器反馈数据
        while((len1 = is.read(buffer)) != -1){
            baos.write(buffer,0,len1);
        }
        //输出反馈结果
        System.out.println(baos.toString());

        //6.关闭资源
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
        baos.close();
    }

    //服务器端，这里涉及到的异常，应该使用try-catch-finally处理
    @Test
    public void server() throws IOException {
        //1.获取服务器端ServerSocket
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9090);
        //2.获取客户端的Socket
        Socket socket = ss.accept();
        //3.获取客户端的输入流
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4.创建输出流
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("beauty1.jpg"));
        //5.读取数据，输出数据
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }
        System.out.println("图片传输完成");

        //6.服务器端给予客户端反馈
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("你好，美女，照片我已收到，非常漂亮！".getBytes());

        //7.关闭资源
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        ss.close();
        os.close();
    }
}

UDP网络编程

UDP网络编程定义

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DatagramSocket类常用方法

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UDP网路编程步骤

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/**
 * UDP协议的网络编程
 */
public class UDPTest {

    //发送端，只管发不管连接和接收端是否接收
    @Test
    public void sender() throws IOException {
        //通过数据报套接字DatagramSocket发送
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //数据准备
        String str = "我是UDP方式发送的导弹";
        byte[] data = str.getBytes();
        //指明对方地址端口号
        InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
        //DatagramPacket对象封装UDP数据报
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,0,data.length,inet,9090);
        //发出UDP数据报
        socket.send(packet);
        //关闭资源
        socket.close();

    }
    //接收端
    @Test
    public void receiver() throws IOException {
        //通过数据报套接字DatagramSocket接收,指定监听的端口9090
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        byte[] buffer = new byte[100];
        //DatagramPacket对象接收UDP数据报
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
        //接收数据报
        socket.receive(packet);
        //输出数据
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));
        //关闭资源
        socket.close();
    }
}

URL网络编程

URL网络编程定义

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URL类构造器及方法

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URLConnection类

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URI、 URL和URN的区别

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URL网络编程使用

获取URL对象相关参数

/**
 * URL网络编程
 * 1.URL:统一资源定位符，对应着互联网的某一资源地址
 * 2.格式：
 *  https://localhost:8080/index.html?user=cmy&age=24
 *  协议   主机名    端口号  资源地址           参数列表
 *
 */
public class URLTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //实例化URL对象
            URL url = new URL("https://localhost:8080/index.html?user=cmy&age=24");
            //获取该URL的协议名
            System.out.println(url.getProtocol());
            //获取该URL的主机名
            System.out.println(url.getHost());
            //获取该URL的端口号
            System.out.println(url.getPort());
            //获取该URL的文件路径
            System.out.println(url.getPath());
            //获取该URL的文件名
            System.out.println(url.getFile());
            //获取该URL的查询名,参数列表
            System.out.println(url.getQuery());
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

从Tomcat服务器端下载图片数据

/**
 * URL网络编程，实现从Tomcat服务器端下载图片数据，类似网络爬虫
 */
public class URLTest1 {

    public static void main(String[] args) {
        //定义HTTP协议URL连接
        HttpURLConnection urlConnection = null;
        //输入流
        InputStream is = null;
        //文件字节输出流
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            //实例化URL对象
            URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg");
            //拿到连接
            urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            //获取连接
            urlConnection.connect();
            //拿到输入流
            is = urlConnection.getInputStream();
            //定义文件字节输出流，main方法对应当前工程
            fos = new FileOutputStream("day10\\beauty3.jpg");
            //定义存储空间
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            //读取文件
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                //存入文件
                fos.write(buffer,0,len);
            }
            System.out.println("下载完成");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //关闭资源
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //关闭资源
            if(fos != null){
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //关闭资源
            if(urlConnection != null){
                //断开连接
                urlConnection.disconnect();
            }
        }
    }
}

直接从URL中读取字节流数据

/**
 * URL网络编程
 * 网络爬虫基础URL，直接从URL中读取字节流数据。
 */
public class URLTest2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //实例化URL对象
        URL url = new URL("http://www.baidu.com");

        /* 读取URL中的字节流 */
        InputStream is = url.openStream();

        /* 将字节输入流转换成字符输入流 */
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "utf-8");

        /* 提供缓存功能，字符缓冲流 */
        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
        String line;
        //读取一行文本。一行被认为是由换行符 ('\n')、回车符 ('\r') 或紧跟换行符的回车符中的任何一个终止的。
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            System.out.println(line+"\n");
        }
        //关闭资源
        br.close();
    }
}

网络编程总结

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