Java基礎之網絡編程

時間  2020-07-14
標籤 java 基礎 網絡 編程 欄目 Java 简体版
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網絡編程概述：

　　Java是 Internet 上的語言，它從語言級上提供了對網絡應用程序的支持，程序員可以很容易開發常見的網絡應用程序。 html

　　Java提供的網絡類庫，能夠實現無痛的網絡鏈接，聯網的底層細節被隱藏在 Java 的本機安裝系統裏，由 JVM 進行控制。而且 Java 實現了一個跨平臺的網絡庫，程序員面對的是一個統一的網絡編程環境。java

網絡基礎：

　　計算機網絡： 程序員

　　　　把分佈在不一樣地理區域的計算機與專門的外部設備用通訊線路互連成一個規模大、功能強的網絡系統，從而使衆多的計算機能夠方便地互相傳遞信息、共享硬件、軟件、數據信息等資源。 編程

　　網絡編程的目的： 瀏覽器

　　　　直接或間接地經過網絡協議與其它計算機進行通信。 安全

　　網絡編程中有兩個主要的問題： 服務器

  1. 如何準確地定位網絡上一臺或多臺主機。
  2. 找到主機後如何可靠高效地進行數據傳輸。

　　如何實現網絡中的主機互相通訊： 通訊雙方地址 必定的規則（有兩套參考模型） 網絡

  • OSI參考模型：模型過於理想化，未能在因特網上進行普遍推廣
  • TCP/IP參考模型(或TCP/IP協議)：事實上的國際標準。

　　一、通訊要素一： IP和端口號

　　IP 地址：InetAddress socket

  • 　　惟一的標識 Internet 上的計算機
  • 　　本地迴環地址(hostAddress)：127.0.0.1 主機名(hostName)：localhost
  • 　　不易記憶，會用域名代替

 

　　端口號：jsp

  • 　　標識正在計算機上運行的進程（程序） 不一樣的進程有不一樣的端口號
  • 　　被規定爲一個 16 位的整數 0~65535。其中，0~1023被預先定義的服務通訊佔用（如MySql佔用端口3306，http佔用端口80等）。除非咱們須要訪問這些特定服務，不然，就應該使用 1024~65535 這些端口中的某一個進行通訊，以避免發生端口衝突。

　　注： 端口號與IP地址的組合得出一個網絡套接字。

　　（1）、Internet類

　　Internet上的主機有兩種方式表示地址：

  • 　　域名(hostName)：www.atguigu.com
  • 　　IP 地址(hostAddress)：202.108.35.210

　　InetAddress類主要表示IP地址，兩個子類：Inet4Address、Inet6Address。

　　InetAddress 類對象含有一個 Internet 主機地址的域名和IP地址：www.atguigu.com 和 202.108.35.210。

　　域名容易記憶，當在鏈接網絡時輸入一個主機的域名後，域名服務器（DNS）負責將域名轉化成IP地址，這樣才能和主機創建鏈接。 -------域名解析

 

　　InetAddress類沒有提供公共的構造器，而是提供了以下兩個靜態方法來獲取InetAddress實例

　　InetAddress提供了以下幾個經常使用的方法

　

public class TestNet { @Test public void fun1() throws UnknownHostException { /* * 網絡通訊的第一個要素：IP地址。經過IP地址，惟一的定位互聯網上一臺主機 * InetAddress:位於java.net包下 * 1.InetAddress用來表明IP地址。一個InetAdress的對象就表明着一個IP地址 * 2.如何建立InetAddress的對象：getByName(String host) * 3.getHostName(): 獲取IP地址對應的域名 * getHostAddress():獲取IP地址 */ InetAddress byName = InetAddress.getByName("www.baidu.com"); System.out.println(byName);//得到IP地址和域名
 String hostName = byName.getHostName(); System.out.println(hostName);//得到域名
 String hostAddress = byName.getHostAddress(); System.out.println(hostAddress);//得到IP地址
 InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();//得到本機IP地址和域名（本機爲計算機帳戶名）
 System.out.println(localHost); } }

 

　　二、通訊要素二：網絡通訊協議

　　　　網絡通訊協議

　　計算機網絡中實現通訊必須有一些約定，即通訊協議，對速率、傳輸代碼、代碼結構、傳輸控制步驟、出錯控制等制定標準。

　　　　通訊協議分層的思想

　　因爲結點之間聯繫很複雜，在制定協議時，把複雜成份分解成一些簡單的成份，再將它們複合起來。最經常使用的複合方式是層次方式，即同層間能夠通訊、上一層能夠調用下一層，而與再下一層不發生關係。各層互不影響，利於系統的開發和擴展。

　　　　傳輸層協議中有兩個很是重要的協議：

　　傳輸控制協議TCP(Transmission Control Protocol)

　　用戶數據報協議UDP(User Datagram Protocol)。

　　TCP/IP 以其兩個主要協議：傳輸控制協議(TCP)和網絡互聯協議(IP)而得名，其實是一組協議，包括多個具備不一樣功能且互爲關聯的協議。

　　IP(Internet Protocol)協議是網絡層的主要協議，支持網間互連的數據通訊。

　　TCP/IP協議模型從更實用的角度出發，造成了高效的四層體系結構，即物理鏈路層、IP層、傳輸層和應用層。

 

　　TCP協議：

  • 　　使用TCP協議前，須先創建TCP鏈接，造成傳輸數據通道
  • 　　傳輸前，採用「三次握手」方式，是可靠的
  • 　　TCP協議進行通訊的兩個應用進程：客戶端、服務端
  • 　　在鏈接中可進行大數據量的傳輸
  • 　　傳輸完畢，需釋放已創建的鏈接，效率低

　　UDP協議：

  • 　　將數據、源、目的封裝成數據包，不須要創建鏈接
  • 　　每一個數據報的大小限制在64K內
  • 　　因無需鏈接，故是不可靠的
  • 　　發送數據結束時無需釋放資源，速度快

 

　三、基於Socket的TCP編程

　　（1）、Socket

  • 　　利用套接字(Socket)開發網絡應用程序早已被普遍的採用，以致於成爲事實上的標準。
  • 　　通訊的兩端都要有Socket，是兩臺機器間通訊的端點，網絡通訊其實就是Socket間的通訊。
  • 　　Socket容許程序把網絡鏈接當成一個流，數據在兩個Socket間經過IO傳輸。
  • 　　通常主動發起通訊的應用程序屬客戶端，等待通訊請求的 爲服務端

 

　　 Java語言的基於套接字編程分爲服務端編程和客戶端編程，其通訊模型如圖所示：

 

　　Socket的經常使用方法：

　　ServerSocket的經常使用方法：

public class TestSocket { //客戶端
 @Test public void fun1(){ Socket socket = null; OutputStream os = null; try { // 1.建立一個Socket的對象，經過構造器指明服務端的IP地址，以及其接收程序的端口號
            socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9000); // 2.getOutputStream()：發送數據，方法返回OutputStream的對象
            os = socket.getOutputStream(); // 3.具體的輸出過程
            os.write("你好，我是客戶端".getBytes()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { try { // 4.關閉相應的流和Socket對象
 socket.close(); os.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } //服務端
 @Test public void fun2(){ ServerSocket ss = null; Socket accept = null; InputStream is = null; try { // 1.建立一個ServerSocket的對象，經過構造器指明自身的端口號
            ss = new ServerSocket(9000); // 2.調用其accept()方法，返回一個Socket的對象
            accept = ss.accept(); // 3.調用Socket對象的getInputStream()獲取一個從客戶端發送過來的輸入流
            is = accept.getInputStream(); // 4.對獲取的輸入流進行的操做
            byte[] bytes = new byte[1024]; int len = 0; while ((len = is.read(bytes)) != -1){ System.out.println(new String(bytes,0,len)); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { try { ss.close(); accept.close(); is.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }
//TCP編程例二：客戶端給服務端發送信息，服務端將信息打印到控制檯上，同時發送「已收到信息」給客戶端
public class TestTCP2 { //客戶端
 @Test public void client(){ Socket socket = null; OutputStream os = null; InputStream is = null; try { socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),8989); os = socket.getOutputStream(); os.write("我是客戶端".getBytes()); //shutdownOutput():執行此方法，顯式的告訴服務端發送完畢！
 socket.shutdownOutput(); is = socket.getInputStream(); byte[] b = new byte[20]; int len; while((len = is.read(b)) != -1){ String str = new String(b,0,len); System.out.print(str); } } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); }finally{ if(is != null){ try { is.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); } } if(os != null){ try { os.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); } } if(socket != null){ try { socket.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); } } } } //服務端
 @Test public void server(){ ServerSocket ss = null; Socket s = null; InputStream is = null; OutputStream os = null; try { ss = new ServerSocket(8989); s = ss.accept(); is = s.getInputStream(); byte[] b = new byte[20]; int len; while((len = is.read(b)) != -1){ String str = new String(b,0,len); System.out.print(str); } os = s.getOutputStream(); os.write("我已收到你的情意".getBytes()); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); }finally{ if(os != null){ try { os.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); } } if(is != null){ try { is.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); } } if(s != null){ try { s.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); } } if(ss != null){ try { ss.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); } } } } }
View Code 
//TCP編程例三：從客戶端發送文件給服務端，服務端保存到本地。並返回「發送成功」給客戶端。並關閉相應的鏈接。 //以下的程序，處理異常時，要使用try-catch-finally!!本例僅爲了書寫方便~
public class TestTCP3 { @Test public void client()throws Exception{ //1.建立Socket的對象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9898); //2.從本地獲取一個文件發送給服務端
        OutputStream os = socket.getOutputStream(); FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("1.jpg")); byte[] b = new byte[1024]; int len; while((len = fis.read(b)) != -1){ os.write(b,0,len); } socket.shutdownOutput(); //3.接收來自於服務端的信息
        InputStream is = socket.getInputStream(); byte[] b1 = new byte[1024]; int len1; while((len1 = is.read(b1)) != -1){ String str = new String(b1,0,len1); System.out.print(str); } //4.關閉相應的流和Socket對象
 is.close(); os.close(); fis.close(); socket.close(); } @Test public void server() throws Exception{ //1.建立一個ServerSocket的對象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9898); //2.調用其accept()方法，返回一個Socket的對象
        Socket s = ss.accept(); //3.將從客戶端發送來的信息保存到本地
        InputStream is = s.getInputStream(); FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("3.jpg")); byte[] b = new byte[1024]; int len; while((len = is.read(b)) != -1){ fos.write(b, 0, len); } System.out.println("收到來自於" + s.getInetAddress().getHostAddress() + "的文件"); //4.發送"接收成功"的信息反饋給客戶端
        OutputStream os = s.getOutputStream(); os.write("你發送的圖片我已接收成功！".getBytes()); //5.關閉相應的流和Socket及ServerSocket的對象
 os.close(); fos.close(); is.close(); s.close(); ss.close(); } }
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　　四、UDP網絡編程

　　類 DatagramSocket 和 DatagramPacket 實現了基於 UDP 協議網絡程序。

　　UDP數據報經過數據報套接字 DatagramSocket 發送和接收，系統不保證UDP數據報必定可以安全送到目的地，也不能肯定何時能夠抵達。

　　DatagramPacket 對象封裝了UDP數據報，在數據報中包含了發送端的IP地址和端口號以及接收端的IP地址和端口號。

　　UDP協議中每一個數據報都給出了完整的地址信息，所以無須創建發送方和接收方的鏈接

//UDP編程的實現
public class TestUDP { // 發送端
 @Test public void send() { DatagramSocket ds = null; try { ds = new DatagramSocket(); byte[] b = "你好，我是要發送的數據".getBytes(); //建立一個數據報：每個數據報不能大於64k，都記錄着數據信息，發送端的IP、端口號,以及要發送到 //的接收端的IP、端口號。
            DatagramPacket pack = new DatagramPacket(b, 0, b.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090); ds.send(pack); }catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); }finally{ if(ds != null){ ds.close(); } } } // 接收端
 @Test public void rceive() { DatagramSocket ds = null; try { ds = new DatagramSocket(9090); byte[] b = new byte[1024]; DatagramPacket pack = new DatagramPacket(b, 0, b.length); ds.receive(pack); String str = new String(pack.getData(), 0, pack.getLength()); System.out.println(str); }catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block
 e.printStackTrace(); }finally{ if(ds != null){ ds.close(); } } } }

 

URL編程

　　URL(Uniform Resource Locator)：統一資源定位符，它表示 Internet 上某一資源的地址。經過 URL 咱們能夠訪問 Internet 上的各類網絡資源，好比最多見的 www，ftp 站點。瀏覽器經過解析給定的 URL 能夠在網絡上查找相應的文件或其餘資源（例如：迅雷下載的種子或資源）。

　　URL的基本結構由5部分組成：

　　<傳輸協議>://<主機名>:<端口號>/<文件名>  例如: http://192.168.1.100:8080/helloworld/index.jsp

 

　　爲了表示URL，java.net 中實現了類 URL。咱們能夠經過下面的構造器來初始化一個 URL 對象：

　　public URL (String spec)：經過一個表示URL地址的字符串能夠構造一個URL對象。例如：URL url = new URL ("http://www. atguigu.com/");

　　public URL(URL context, String spec)：經過基 URL 和相對 URL 構造一個 URL 對象。例如：URL downloadUrl = new URL(url, 「download.html")

　　public URL(String protocol, String host, String file); 例如：new URL("http", "www.atguigu.com", 「download. html");

　　public URL(String protocol, String host, int port, String file); 例如: URL gamelan = new URL("http", "www.atguigu.com", 80, 「download.html");

 

　　類URL的構造方法都聲明拋出非運行時異常，必需要對這一異常進行處理，一般是用 try-catch 語句進行捕獲。

　　一個URL對象生成後，其屬性是不能被改變的，但能夠經過它給定的方法來獲取這些屬性：

　　public String getProtocol( ) 獲取該URL的協議名

　　public String getHost( ) 獲取該URL的主機名

　　public String getPort( ) 獲取該URL的端口號

　　public String getPath( ) 獲取該URL的文件路徑

　　public String getFile( ) 獲取該URL的文件名

　　public String getRef( ) 獲取該URL在文件中的相對位置

　　public String getQuery( ) 獲取該URL的查詢名

public class TestNet { @Test public void fun2() throws Exception { //URL:統一資源定位符，一個URL的對象，對應着互聯網上一個資源。 //咱們能夠經過URL的對象調用其相應的方法，將此資源讀取（「下載」） //至關於File file = new File("D://a.txt");不一樣的是URL對應的是網上的資源，FILE對應的是磁盤上的資源
        URL url = new URL("http://127.0.0.1:8080/examples/a.txt?a=b"); System.out.println(url.getProtocol()); System.out.println(url.getHost()); System.out.println(url.getPath()); System.out.println(url.getFile()); System.out.println(url.getRef()); System.out.println(url.getQuery()); } }

 

　　針對HTTP協議的URLConnection類（把網絡上文件的數據讀出與寫入）

　　URL的方法 openStream()：能從網絡上讀取數據

　　若但願輸出數據，例如向服務器端的 CGI （公共網關接口-Common Gateway Interface-的簡稱，是用戶瀏覽器和服務器端的應用程序進行鏈接的接口）程序發送一些數據，則必須先與URL創建鏈接，而後才能對其進行讀寫，此時須要使用 URLConnection 。 　　            URLConnection：表示到URL所引用的遠程對象的鏈接。當與一個URL創建鏈接時，首先要在一個 URL 對象上經過方法 openConnection() 生成對應的 URLConnection 對象。若是鏈接過程失敗，將產生IOException.

@Test public void fun3() throws Exception { URL url = new URL("http://127.0.0.1:8080/examples/a.txt"); //openStream僅僅可以讀出數據，不可以寫入
        InputStream is = url.openStream(); byte[] bytes = new byte[1024]; int len = 0; while ((len = is.read(bytes)) != -1){ System.out.println(new String(bytes,0,len)); } is.close(); }
 @Test public void fun4() throws Exception { URL url = new URL("http://127.0.0.1:8080/examples/a.txt"); //調用openConnection(),即可以讀取文件數據，又可以寫文件數據到另外一個文件中
        URLConnection uc = url.openConnection(); InputStream is = uc.getInputStream(); FileOutputStream fo = new FileOutputStream(new File("D://a.txt")); byte[] bytes = new byte[1024]; int len = 0; while ((len = is.read(bytes)) != -1){ fo.write(bytes,0,len); } is.close(); fo.close(); }
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