Java入门15---网络编程

  1. 位于网络中的计算机具有唯一的IP地址，这样不同的主机可以互相区分。
  2. 客户端－服务器是一种最常见的网络应用程序模型。服务器是一个为其客户端提供某种特定 服务的硬件或软件。客户机是一个用户应用程序，用于访问某台服务器提供的服务。端口号 是对一个服务的访问场所，它用于区分同一物理计算机上的多个服务。套接字用于连接客户 端和服务器，客户端和服务器之间的每个通信会话使用一个不同的套接字。TCP协议用于实 现面向连接的会话。
  3. Java 中有关网络方面的功能都定义在java.net 程序包中。Java 用 InetAddress对象表示IP 地址，该对象里有两个字段：主机名(String) 和 IP 地址(int)。
  4. 类 Socket 和 ServerSocket 实现了基于TCP协议的客户端－服务器程序。Socket是客户端和服务器之间的一个连接，连接创建的细节被隐藏了。这个连接提供了一个安全的数据传输 通道，这是因为 TCP协议可以解决数据在传送过程中的丢失、损坏、重复、乱序以及网络 拥挤等问题，它保证数据可靠的传送。
  5. 类 URL 和 URLConnection 提供了最高级网络应用。URL的网络资源的位置来同一表示 Internet 上各种网络资源。通过URL对象可以创建当前应用程序和 URL 表示的网络资源之 间的连接，这样当前程序就可以读取网络资源数据，或者把自己的数据传送到网络上去。

一、概述

网络编程的目的：直接或间接地通过网络协议与其它计算机实现数据交换，进行通讯。
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、网络通信要素概述

如何实现网络中的主机互相通信
(1)通信双方地址：IP + 端口号
(2)一定的规则（即：网络通信协议。有两套参考模型）
---| OSI参考模型：模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广
---| TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)：事实上的国际标准。

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三、通信要素1：IP和端口号

1.IP地址：InetAddress

  1. 唯一的标识 Internet 上的计算机（通信实体）
  2. 本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1 主机名(hostName)：localhost
  3. IP地址分类方式1：IPV4 和 IPV6
    1. IPV4：4个字节组成，4个0-255。大概42亿，30亿都在北美，亚洲4亿。2011年初已经用尽。以点分十进制表示，如192.168.0.1
    2. IPV6：128位（16个字节），写成8个无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示， 数之间用冒号（：）分开，如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39:1984
      IP地址分类方式2：公网地址(万维网使用)和私有地址(局域网使用)。192.168. 开头的就是私有址址，范围即为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用

2.端口号

  1. 端口号标识正在计算机上运行的进程（程序）
  2. 不同的进程有不同的端口号
  3. 被规定为一个 16 位的整数 0~65535。
  4. 端口分类：
    1. 公认端口：0~1023。被预先定义的服务通信占用（如：HTTP占用端口 80，FTP占用端口21，Telnet占用端口23）
    2. 注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序。（如：Tomcat占 用端口8080，MySQL占用端口3306，Oracle占用端口1521等）。
    3. 动态/私有端口：49152~65535。

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。

3.InetAddress类

  1. Internet上的主机有两种方式表示地址：
    1. 域名(hostName)：www.atguigu.com
    2. IP 地址(hostAddress)：202.108.35.210
  2. InetAddress类主要表示IP地址，两个子类：Inet4Address、Inet6Address。
  3. InetAddress 类对象含有一个 Internet 主机地址的域名和IP地址： www.atguigu.com 和 202.108.35.210。
  4. 域名容易记忆，当在连接网络时输入一个主机的域名后，域名服务器(DNS) 负责将域名转化成IP地址，这样才能和主机建立连接。 -------域名解析

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四、通信要素2：网络协议

1.TCP和UDP

  1. TCP协议：
    1. 使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道
    2. 传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的
    3. TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端。
    4. 在连接中可进行大数据量的传输
    5. 传输完毕，需释放已建立的连接，效率低
  2. UDP协议：
    1. 将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
    2. 每个数据报的大小限制在64K内
    3. 发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，故是不可靠的
    4. 可以广播发送
    5. 发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快

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2.Socket

  1. 利用套接字(Socket)开发网络应用程序早已被广泛的采用，以至于成为事实上的标准。
  2. 网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。
  3. 通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点。
  4. 网络通信其实就是Socket间的通信。
  5. Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输。
  6. 一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端。
  7. Socket分类
    流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依赖的字节流服务
    数据报套接字（datagram socket）：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务

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五、TCP网络编程

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1.客户端Socket和服务端socket的工作过程

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2.举例

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六、UDP网络编程

1.工作流程

  1. 类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。
  2. UDP数据报通过数据报套接字 DatagramSocket发送和接收，系统不保证 UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。
  3. DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。
  4. UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和 接收方的连接。如同发快递包裹一样。

流程：

  1. DatagramSocket与DatagramPacket
  2. 建立发送端，接收端
  3. 建立数据包
  4. 调用Socket的发送、接收方法
  5. 关闭Socket 发送端与接收端是两个独立的运行程序

2.常用方法

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3.举例

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七、URL编程

1.URL类

  1. URL(Uniform Resource Locator)：统一资源定位符，它表示 Internet 上某一 资源的地址。
  2. 它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate 这个资源。
  3. 通过 URL 我们可以访问 Internet 上的各种网络资源，比如最常见的 www，ftp 站点。浏览器通过解析给定的 URL 可以在网络上查找相应的文件或其他资源。

URL的基本结构由5部分组成：
<传输协议>://<主机名>:<端口号>/<文件名>#片段名?参数列表
例如: http://192.168.1.100:8080/helloworld/index.jsp#a?username=shkstart&password=123
// #片段名：即锚点，例如看小说，直接定位到章节
// 参数列表格式：参数名=参数值&参数名=参数值....

2.URL类构造器

  1. 为了表示URL，java.net 中实现了类 URL。我们可以通过下面的构造器来初 始化一个 URL 对象：
    1. public URL (String spec)：通过一个表示URL地址的字符串可以构造一个URL对象。例 如：URL url = new URL ("http://www. atguigu.com/");
    2. public URL(URL context, String spec)：通过基 URL 和相对 URL 构造一个 URL 对象。 例如：URL downloadUrl = new URL(url, “download.html")
    3. public URL(String protocol, String host, String file); 例如：new URL("http", "www.atguigu.com", “download. html");
    4. public URL(String protocol, String host, int port, String file); 例如: URL gamelan = new URL("http", "www.atguigu.com", 80, “download.html");
  2. URL类的构造器都声明抛出非运行时异常，必须要对这一异常进行处理，通 常是用 try-catch 语句进行捕获。

3.URL类常用方法

一个URL对象生成后，其属性是不能被改变的，但可以通过它给定的 方法来获取这些属性：
public String getProtocol( ) 获取该URL的协议名
public String getHost( ) 获取该URL的主机名
public String getPort( ) 获取该URL的端口号
public String getPath( ) 获取该URL的文件路径
public String getFile( ) 获取该URL的文件名
public String getQuery( ) 获取该URL的查询名
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4.URLConnection类

  1. URL的方法 openStream()：能从网络上读取数据
  2. 若希望输出数据，例如向服务器端的 CGI （公共网关接口-Common Gateway Interface-的简称，是用户浏览器和服务器端的应用程序进行连接的接口）程序发送一 些数据，则必须先与URL建立连接，然后才能对其进行读写，此时需要使用 URLConnection 。
  3. URLConnection：表示到URL所引用的远程对象的连接。当与一个URL建立连接时， 首先要在一个 URL 对象上通过方法 openConnection() 生成对应的 URLConnection 对象。如果连接过程失败，将产生IOException.
    URL netchinaren = new URL ("http://www.atguigu.com/index.shtml");
    URLConnectonn u = netchinaren.openConnection( );

通过URLConnection对象获取的输入流和输出流，即可以与现有的CGI 程序进行交互。

  1. public Object getContent( ) throws IOException
  2. public int getContentLength( )
  3. public String getContentType( )
  4. public long getDate( )
  5. public long getLastModified( )
  6. public InputStream getInputStream( )throws IOException
  7. public OutputSteram getOutputStream( )throws IOException

5.URI、URL和URN的区别

URI，是uniform resource identifier，统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源。而URL是uniform resource locator，统一资源定位符，它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。 而URN，uniform resource name，统一资源命名，是通过名字来标识资源， 比如mailto:java-net@java.sun.com。也就是说，URI是以一种抽象的，高层次概念定义统一资源标识，而URL和URN则是具体的资源标识的方式。URL 和URN都是一种URI。
在Java的URI中，一个URI实例可以代表绝对的，也可以是相对的，只要它符合URI的语法规则。而URL类则 不仅符合语义，还包含了定位该资源的信息， 因此它不能是相对的。
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