[Java学习日记]网络编程

目录

一.常见的软件架构、网络编程三要素、IP

二.利用UDP发送与接收数据

三.改聊天室

四.组播案例

五.TCP通信案例

一.常见的软件架构、网络编程三要素、IP

网络编程：在网络通信协议下，不同的计算机上运行的程序进行的数据传输
在Java中可以使用java.net包下的技术轻松开发出常见的网络应用程序

常见的软件架构：BS/CS
1.CS是什么架构？
ClientAndServer（客户端与服务器）本地客户端需要下载安装客户端程序，远程还有一个服务端程序
2.BS是什么架构？
BrowserAndServer（浏览器与服务器）只需要一个浏览器，用户通过不同的网址访问不同的服务器 ，
3.BS架构的优点与缺点？
不需要开发客户端，只需要页面与服务端，但是如果需要传递的数据过多过大就不适合使用网页了
很多时候都需要保存在本地-这就是客户端的形成，画面更加精美，

4.网络编程三要素有哪些？
如果要对对方传输数据
（1）.确定对方的网络地址：IP（设备在网络中的地址，是唯一标识）
（2）.确定对方的接收数据的软件：端口号（应用程序在设备中的唯一标识）
（3）.确定网络传输的规则：协议（数据在网络中的传输规则：如UDP，TCP，http，https，ftp）

5.IP的含义与常见的IP类型？
Internet Protocol,是互联网协议地址，也称IP地址：是分配给上网设备的数字标签
常见的IP分为IPv4与IPv6

6.什么是IPv4，地址长度为多少位？分为多少组？IP在转换的时候有没有负数？
Internet Protocol(协议) version4：互联网通信协议第四版（正式开始使用的就是第四版）
采用32位地址长度，分为4组，每一组1字节，每组最大就是255
用点分十进制表示就是：192.168.1.66，注意IP在转换的时候没有负数
所有IP加起来不到43亿个，在2019.11.26这些IP已经被全部分配完毕

7.什么是IPv6？地址长度为多少为？分为多少组？一般用什么表示？可以如何省略？
Internet Protocol version6：互联网通信协议第六版
采用128位地址长度，分为8组，每组两个字节（这数量有生之年不可能用的完了）
用冒分十六进制表示就是:2001:0DBB:0000:0023:0008:0800:200C:417A
一般省略每一组前面的0：2001:DBB:0:23:8:200C:417A
如果中间有很多0：就可以使用0位压缩表示法：FF01:0:0:0:0:0:0:1101->FF01::1101

8.IPv4的地址分类有哪两种？
一类是公网IP（万维网使用），一类是私有地址（局域网使用）
私有地址：
A类 10.0.0.0 --10.255.255.255
B类 172.16.0.0–172.31.255.255
C类 192.168.0.0–192.168.255.255
比如192.168开头的就是私有地址，范围就是192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用，以此节省IP

9.私有地址是公网地址吗？
比如在网吧中，不是每一台电脑都有一个公网的IP，一般是共享同一个公网IP，再由路由器给每台电脑分配局域网IP，由此节约IP

10.特殊IP：127.0.0.1：也可以是localhost是什么地址？
是送回地址，也是本地回环地址，成为本机IP，永远只会寻找当前所在的本机
如果电脑要发送消息：假如自己的Ip是192.168.1.100，如果发消息给自己这个IP，要先发送到路由器，再由路由器分配消息
不是每个路由器分配给你的IP是一样的，自己给自己发送数据就写127.0.0.1

11.常见的cmd命令有哪些？
ipConfig+ping(也能检查局域网是否畅通)

IP地址类：InetAddress
有两个子类：一个是IPv4，一个是IPv6，会自动判断是哪个版本的再去创建其子类对象
12.如何创建IP地址对象？
13.如何通过IP对象获取主机名与IP地址？

public class Demo331 {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        System.out.println("12.使用InetAddress的静态方法去创建对象,可以传入IP，也能传入主机名");
        InetAddress IP1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        System.out.println(IP1);
        InetAddress IP2 = InetAddress.getByName("SUNCOYA-COMPUTER");
        System.out.println(IP2);

        System.out.println("13.通过getHostName方法获取主机名（如果局域网中没有这一台主机，那下面的输出就是以ip形式表示的）");
        System.out.println(IP2.getHostName());
        System.out.println("通过getHostAddress方法获取IP地址");
        System.out.println(IP2.getHostAddress());
    }
}

二.利用UDP发送与接收数据

1.端口号是什么？由多少字节表示？端口号的范围为？什么范围的端口号被占用？
应用程序在设备中的唯一标识，由两个字节表示的整数，范围为0-65535
0-1023端口用于知名的网络服务或者是应用，一个端口号只能被一个应用使用。

协议：连接和通信的规则被称为网络通信协议
下面两个是传输层协议：
2.什么是UDP？有什么特点？
（User Datagram Protocol）
是面向无连接通信协议（数据直接发送，不检查两台电脑是否可以连通，爱要不要），
传输速度快，有大小限制，一次最多发送64K，数据不安全，容易丢失数据
用于丢一点数据不太影响功能的应用：语音通话网络会议可以使用
3.什么是TCP？有什么特点？
（Transmission Control Protocol（传输控制协议））
是面向连接的通信协议，速度慢，没有大小限制，数据安全
比如发送邮件

4.利用UDP发送数据的具体步骤？
以快递为例
1.找快递公司2.打包礼物3.快递公司发送包裹4.付钱走人

public class Demo332 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("(1)使用DatagramSocket（数据包套接字）创建对象的时候可以指定端口：如果不指定，随机使用一个端口发");
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        System.out.println("(2)使用DatagramPacket包裹信息：数据，长度，IP，端口");
        byte[] bytes = "你好UDP协议！".getBytes();
        InetAddress IP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        int port = 10086;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,IP,port);

        System.out.println("(3)使用datagramSocket对象的send方法发送datagramPacket数据");
        ds.send(dp);
        System.out.println("(4)释放datagramSocket资源");
        ds.close();
    }
}

1.利用UDP接受数据数据：以快递为例
1.找快递公司2.接收打包3.在箱子里面找礼物（解析数据）4.签收走人（释放资源）

2.接收端与发送端的运行顺序有要求吗？
先运行接收端，再运行发送端，下面的控制台能够切换

public class Demo333 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("(1)创建接收端的DatagramSocket对象，需要指定发送端的端口");
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);

        System.out.println("(2)新建datagramPacket对象，接收对象需要的数组与长度也需要传递");
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
        System.out.println("使用ds的receive方法接收对象，方法是阻塞的：程序执行到这里会死等数据的到来");
        ds.receive(dp);

        System.out.println("(3)使用dp的get数据方法解析数据包");
        byte[] data = dp.getData();
        int length = dp.getLength();
        InetAddress IP = dp.getAddress();
        int port = dp.getPort();
        //变成字符串注意一下长度
        System.out.println(new String(data,0,length)+"n数据长度："+length+"n数据发送地址："+IP+"n端口："+port);

        System.out.println("(4)关闭接收端");
        ds.close();
    }
}

三.改聊天室

1.如何使一个类的运行变成多个不同的线程？
在右上角的类名点击Edit Configurations，ModifyOptions选择第一个，使一个类能重复运行多次
2.datagramPacket类中传入的数据如果是字符串转换的byte数组，传入长度的时候应该注意什么？
传入的应该是byte数组的长度

public class Demo334 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            String input = scanner.nextLine();
            byte[] bytes = input.getBytes();
            //这里的长度一开始传错了,注意不要传字符串的长度
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 10086);
            ds.send(dp);
            //如果不关闭的话就变成了一个聊天室：多个人能够从这里面看到数据
            if ("886".equals(input)) break;
        }
        ds.close();
    }
}

public class Demo335 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
        byte[] message = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(message,message.length);
        while (true){
            ds.receive(dp);
            String str = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());
            InetAddress IP = dp.getAddress();
            int port = dp.getPort();
            System.out.println("IP为："+IP+"端口为："+port+"向10086端口发送了数据：");
            System.out.println(str);
            if ("886".equals(str))break;
        }
        ds.close();
    }
}

四.组播案例

单播：只给一台设备发送数据
组播：给一组设备发送数据（224.0.0.0—239.255.255.255）其中（224.0.0.0-224.0.0.255)256个为预留的组播地址）
广播：给局域网中所有的电脑发送数据255.255.255.255（四字节都是最大），广播就不试了，把单播的地址改为255.255.255.255即可

public class Demo336_MultyCast_Send {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("1.创建组播对象MulticastSocket（组播套接字）");
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket();

        System.out.println("2.打包数据也是一样的流程");
        String s = "Hello, MulticastSocket";
        byte[] bytes = s.getBytes();
        System.out.println("IP指定为组播地址（不知道为什么224.0.0.1不行）");
        InetAddress IP = InetAddress.getByName("224.0.0.2");
        int port = 10000;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,IP,port);

        System.out.println("3.使用组播套接字对象发送数据");
        ms.send(dp);
        ms.close();
    }
}

public class Demo337_MultiCast_Receive {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("1.创建组播套接字，并设置接收端口");
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);

        System.out.println("2.将本机添加到224.0.0.2当中，往后就是接收，解析，关闭");
        ms.joinGroup(InetAddress.getByName("224.0.0.2"));

        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
        ms.receive(dp);

        String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
        String name = dp.getAddress().getHostName();
        int port = dp.getPort();
        byte[] data = dp.getData();
        System.out.println("ip为"+ip+",主机名为"+name+"的及设备的端口号"+port+"发送了数据");
        System.out.println(new String(data,0,data.length));
        ms.close();
    }
}

五.TCP通信案例

TCP在通信的两端各建立一个Socket对象：通信之前要确保连接已经建立
通过IO流来进行网络通信

三次握手协议建立连接
1.客户端向服务器发送请求等待服务器确认
2.服务器向客户端返回请求，告诉客户端收到了请求
3.客户端向服务器再次发出确认消息，连接建立
TCP设计成三次握手的目的就是为了避免重复连接，因为会有多次请求的情况

四次挥手协议断开连接：需要确保连接通道里面的数据已经全部处理完（多的那一步）
1.客户端向服务器发送取消连接请求
2.服务端向客户端返回响应，表示已经收到了客户端的请求，需要等服务器处理完最后的数据
3.一旦处理完成，服务器向客户端再次发出确认需要取消连接的消息
4.客户端再次发送确认消息，取消连接

客户端

public class Demo338_TCP_Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("1.传入IP地址与端口号，建立Socket对象");
        System.out.println("在创建对象的时候会连接服务器，如果连接不上会报错");
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);

        System.out.println("2.通过套接字对象获取字节输出流，向客户端输入数据");
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("Hello, TCP!".getBytes());

        System.out.println("3.关闭socket也可以关闭输出流");
        socket.close();
    }
}

服务器端

public class Demo339_TCP_Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("1.创建服务端的ServerSocket对象,端口需要与客户端需要连接的端口保持一致");
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

        System.out.println("2.调用accept方法等待客户端连接,返回Socket对象");
        System.out.println("没有人连就会卡死在这一行代码，需要在这里获取Socket对象");
        Socket socket = ss.accept();

        System.out.println("3.获取输入流");
        InputStream is = socket.getInputStream();
        System.out.println("在这里一次性获得了所有的字节，因为此处比较简单，别的情况下中文可能会乱码，可以使用转换流");
        byte[] bytes  = is.readAllBytes();
        System.out.println(new String(bytes));

        System.out.println("4.关闭socket对象，相当于断开与客户端的连接");
        socket.close();
        System.out.println("5.关闭serverSocket对象，相当于终结服务器资源");
        ss.close();
    }
}

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