Java网络编程1

今日所学：

计算机网络是通过传输介质、通信设施和网络通信协议，把分散在不同地点的计算机设备互连起来的， 实现资源共享和数据传输的系统。网络编程就是编写程序使互联网的两个或多个设备（如计算机）之间 进行数据传输。Java语言对网络编程提供了良好的支持。通过其提供的接口我们可以很方便地进行网络 编程。

IP地址相关操作

InetAddress是Java对IP地址的封装。其下有两个子类Inet4Address和Inet6Address。这个类的实例经 常和UDP DatagramSockets和Socket，ServerSocket类一起使用 InetAddress 没有公开的构造方法，因此你必须通过一系列静态方法中的某一个来获取它的实例。

//www.baidu.com实际上是主机名称
//IPv4采用的是点分十进制的记法，所以难以记忆，
//引入DNS可以将一个有含义的字符串和一个IP地址建立对应关系，当使用有含义的字符串时可以通过DNS转
换为IP地址
//InetAddress对象中可以封装一个IP地址和一个主机名
InetAddress ia = InetAddress.getByName("www.baidu.com"); //获取对应主机名称的IP地
址，会自动调用DNS服务
System.out.println(ia);
System.out.println();
InetAddress[] arr=InetAddress.getAllByName("www.baidu.com"); //获取对应主机
名称的所有注册IP地址
for(InetAddress tmp:arr)
System.out.println(tmp);
System.out.println();
// new InetAddress() 没有提供可以直接使用的构造器，所以不能直接new创建对象
ia=InetAddress.getLocalHost();//获取本地机的IP地址
System.out.println(ia); //lover/172.30.1.101
ia=InetAddress.getLoopbackAddress(); //获取回绕地址
System.out.println(ia); //localhost/127.0.0.1
System.out.println(ia.getClass()); //class java.net.Inet4Address
System.out.println();
//通过IP地址查询对应信息
InetAddress ia1=InetAddress.getByName("14.215.177.39");
System.out.println(ia1);
//用于判断是否可以连接ia对象对应的主机，可以理解为尝试是否能够ping通
System.out.println(ia1.isReachable(2000));

URL访问网上资源

URL对象代表统一资源定位器，是指向互联网资源的指针，资源可以是简单的文件或目录，也可以是对 复杂对象的引用，例如对数据库或搜索引擎的查询。用协议名、主机、端口和资源组成，即满足格式： protocol://host:port/resourceName，例如http://www.yan.com:80/index.php

http协议的标准端口为80 https=http+SSL 加密数据传输的http，标准端口为443

URL统一资源指针，可以指定一个具体的资源，例如一个html网页

URI统一资源标识符，可以认为为了方便记忆，给URL起的别名

构建URL对象 //

创建一个URL对象，用于指代网络中的一个资源，如果网址不合法，则抛出MalformedURLException URL url = new URL("https://news.cctv.com/2022/09/12/ARTIZ8cD6tXepRSQ5cFIHyA5220912.shtml");

最重要的方法：

url.openConnection()：URLConnection 可以获取输入、输出流

url.openStream()：InputStream 直接获取输入流

不重要的方法: 通过URL对象的一些方法可以访问该URL对应的资源：

String getFile():获取该URL的资源名

String getHost():获取主机名 String getPath():获取路径部分

int getPort():获取端口号 URL与URLConnection比较 URL和URLConnection的区别在于前者代表一个资源的位置,后者代表一种连接 Java语言提供了两种方法读取数据，一种是通过URL对象直接得到相关的网络信息 InputStream is = url.openStream(); ，另一种是先得到一个URLConnection实例，再得到InputStream或InputStream 对象，然后读取数据

URL与URLConnection比较

URL和URLConnection的区别在于前者代表一个资源的位置,后者代表一种连接

Java语言提供了两种方法读取数据，一种是通过URL对象直接得到相关的网络信息 InputStream is = url.openStream(); ，另一种是先得到一个URLConnection实例，再得到InputStream或InputStream 对象，然后读取数据

URLConnection conn = url.openConnection();
InputStream is1 = conn.getInputStream();
OutputStream os1 = conn.getOutputStream();

前者是一种简单、直接的方法，但缺乏灵活性，并且只能读取只读信息，后者提供了更加灵活有效的方 法来读取网络资源

TCP编程

在实际应用中TCP网络程序提供可靠的数据通信，而UDP网络程序则不保证数据的可靠性，但是协议简 单、传输速度快（比如用在音视频数据传输，它们不需要很高的可靠性，偶尔丢帧是可以忍受的）

TCP是Tranfer Control Protocol的 简称，是一种面向连接的端对端的保证可靠传输的协议。

通过TCP协议传输，得到的是一个顺序的无差错的数据流。

发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建立连接，以便在TCP协议的基础上进行通信，当一个 socket（通常都是server socket）等待建立连接时，另一个socket可以要求进行连接，一旦这两个 socket连接起来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可以进行发送 或接收操作。

Socket概述

Socket套接字，就是两台主机之间逻辑连接的端点。TPC协议是传输层协议，主要解决数据如何在网络 中传输，而HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。Socket本质上就是一组接口，是对TCP/IP协议 的封装和应用(程序员层面上)

Socket编程主要涉及到客户端和服务器端两个方面，首先是在服务器端创建一个服务器套接字 ServerSocket，并把它附加到一个端口上，服务器从这个端口监听连接。端口号的范围是0到65536，但 是0到1024是为特权服务保留的端口号，我们可以选择任意一个当前没有被其他进程使用的端口。

客户端请求与服务器进行连接的时候，根据服务器的域名或者IP地址，加上端口号，打开一个套接字。 当服务器接受连接后，服务器和客户端之间的通信就像输入输出流一样进行操作。

Socket整体流程

Socket编程主要涉及到客户端和服务端两个方面，首先是在服务器端创建一个服务器套接字 ServerSocket，并把它附加到一个端口上，服务器从这个端口监听连接。端口号的范围是0到65536，但 是0到1024是为特权服务保留的端口号，我们可以选择任意一个当前没有被其他进程使用的端口。

客户端请求与服务器进行连接的时候，根据服务器的域名或者IP地址，加上端口号，打开一个套接字。 当服务器接受连接后，服务器和客户端之间的通信就像输入输出流一样进行操作。

ServerSocket类

Java.net包中的ServerSocket类用于表示服务器套接字，其主要功能是监听客户端的请求，然后将客户 端的请求连接存入队列中，默认请求队列大小是50。

构造方法主要有以下几种形式：

ServerSocket():创建非绑定服务器套接字。

ServerSocket(int port):创建绑定到特定端口的服务器套接字。Port的取值范围为0-65535之间， 0表示使用任意未占用端口，建议使用的端口号大于1024。如果端口已经被占用则会 BindException ServerSocket(int port,int backlog):利用指定的backlog创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地 端口号。

ServerSocket(int port,int backlog,InetAdress bindAddress):使用指定的端口、监听backlog和要 绑定到本地IP地址创建服务器，适用于计算机有多个网卡、多个IP的情景

端口扫描

//利用的是ServerSocket在创建时，如果端口已经被占用，则报异常
for(int i=0;i<=65535;i++) { //端口号0表示使用自由端口，实际上是不能建立连接的
try {
ServerSocket ss=new ServerSocket(i);
ss.close(); //finally
} catch (Exception e) {
System.out.println("端口"+i+"已经被占用");
}
}

cmd命令查看端口使用情况 netstat -an

LISTENING是指开放着的，等待连接的

ESTABLISHED是正在连接

CLOSE_WAIT、TIME_WAIT、SYN_SENT是三次握手四次挥手过程中的某些状态

开放端口包括三种：

0.0.0.0：端口号

127.0.0.1：端口号

主机ip：端口号

ESTABLISHED是正在连接 CLOSE_WAIT、TIME_WAIT、SYN_SENT是三次握手四次挥手过程中的某些状态 开放端口包括三种： 0.0.0.0：端口号 127.0.0.1：端口号 主机ip：端口号

客户端Socket的构造器

Socket(InetAddress address, int port);创建远程连接到指定服务器

Socket(String host, int prot); 在客户端构建Socket对象，如果构建成功则获取对象，否则 ConnectException。参数1为链接主机的名称，也可以使用InetAddress表示IP地址；参数2为链接服务 器的监听端口号，要求服务器已经打开的链接端口

Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)

Socket(InetAddressaddress, int port, InetAddress localAddr, int localPort)

//java.net.ConnectException: Connection refused: connect
Socket socket=new Socket("127.0.0.1",9999); //cmd命令netstat -an | findstr
"9999"
System.out.println(socket);

简单的Client/Server程序

C/S架构全称为客户端/服务器体系结构，它是一种网络体系结构，其中客户端是用户运行应用程序的PC 端或者工作站，客户端要依靠服务器来获取资源。C/S架构是通过提供查询响应而不是总文件传输来减少 了网络流量。它允许多用户通过GUI前端更新到共享数据库，在客户端和服务器之间通信一般采用远程 调用RPC或标准查询语言SQL语句。

C/S架构的基本特征：

客户端进程包含特定于解决方案的逻辑，并提供用户与应用程序系统其余部分之间的接口。服务器 进程充当管理共享资源（如数据库，打印机，调制解调器或高性能处理器）的软件引擎

前端任务和后端任务对计算资源有着根本不同的要求，例如处理器速度，内存，磁盘速度和容量以 及输入/ 输出设备

客户端和服务器的硬件平台和操作系统通常不相同。客户端和服务器进程通过一组明确定义的标准 应用程序接口API和RPC进行通信

C/S架构的一个重要特征是可扩展性，它们可以水平或垂直缩放。水平扩展意味着添加或删除客户 端，工作站只会对性能产生轻微影响。垂直扩展意味着迁移到更大更快的服务器计算机或多服务器 中。

服务器端套路

创建ServerSocket对象，绑定监听端口。

通过accept方法监听客户端请求。

连接建立后，通过输入流读取客户端发送的请求信息。

通过输出流向客户端发送响应信息。

关闭响应的资源。

ServerSocket ss=new ServerSocket(8000);
//阻塞当前线程的执行，并等待客户端的链接请求，如果链接成功则返回一个Socket对象
Socket socket=ss.accept();
//通过链接对象Socket可以获取一个输入流和一个输出流
InputStream is=socket.getInputStream();
OutputStream os=socket.getOutputStream();
//具体的数据接收处理逻辑
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
//这里使用的是BIO，所以当客户端没有发送数据时，会阻塞等待
String str=br.readLine();
System.out.println("Server:"+str);
//服务器回传系统当前时间
PrintStream ps=new PrintStream(os);
Date now=new Date();
DateFormat df=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String sdate=df.format(now);
ps.println(sdate);
ps.flush();
//发送完毕，关闭流和套接字，完善的写法为try-finally结构
ps.close();
br.close();
socket.close();

客户端套路

创建Socket对象，指明需要连接的服务器的地址和端口号。

连接建立后，通过输出流向服务器发送请求信息。

通过输入流获取服务器响应的信息。

关闭相应资源。

//也可以使用回绕地址127.0.0.1。注意这里的端口号必须和服务器的端口号一致，否则不能链接
//如果链接成功则返回Socket对象
Socket socket=new Socket("localhost",8000);
//通过链接对象Socket可以获取一个输入流和一个输出流
InputStream is=socket.getInputStream();
OutputStream os=socket.getOutputStream();
//具体的请求逻辑
PrintStream ps=new PrintStream(os);
ps.println("Hello Server!");//向服务器发送一个内容为Hello Server!的字符串
//客户端接收服务器传回的系统当前时
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String sdate=br.readLine();//阻塞等待
System.out.println("Client:"+sdate);
//关闭
br.close();
ps.close();
socket.close();

一般的编程实现方式

主线程一直处于阻塞等待状态，如果一旦链接建立成功则启动一个新线程对外提供服务，而主线程继续 等待连接请求

依据：监听端口在连接创建期间被占用，连接一旦创建则继续处于空闲状态

public class MyServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocket server = new ServerSocket(9999);
while (true) {
Socket socket = server.accept();
new MyWorker(socket).start();
}
}
}
class MyWorker extends Thread {
private Socket socket;
public MyWorker(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
BufferedReader br = null;
PrintStream ps = null;
try {
InputStream is = socket.getInputStream();
OutputStream os = socket.getOutputStream();
br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
ps = new PrintStream(os);
String ss = br.readLine();
System.out.println("Client:" + ss);
if ("hello".equals(ss)) {
Date now = new Date();
DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-ddE hh:mm:ss");
ss = df.format(now);
ps.println(ss);
}
} catch (Exception e) {
// e.printStackTrace();
throw new RuntimeException(e);
} finally {
if (br != null)
try {
br.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
if (ps != null)
ps.close();
if (socket != null)
try {
socket.close();
} catch (IOException e) 
e.printStackTrace();
}
}
}
}

c/s和b/s区别

C/S （Client/Server，客户机/服务器）结构，胖客户端应用，是软件系统体系结构的一种。C/S模 式简单地讲就是基于企业内部网络的应用系统，大部分的应用逻辑都集中在客户端中，而一般服务 器端只提供数据的存储。与B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）模式相比，C/S模式的应用系 统最大的好处是不依赖企业外网环境，即无论企业是否能够上网，都不影响应用。

B/S结构（Browser/Server结构）结构即浏览器和服务器结构，瘦客户端应用，主要逻辑集中在服 务器端，客户端一般只包含的简单的显示逻辑。它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变 化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑 在前端Browser实现，但是主要事务逻辑在服务器端Server实现，形成所谓三层3-tier结构。

 C/S聊天室的实现

服务器端应用包含多个线程，每个Socket对应一个线程，该线程负责读取Socket对应输入流的数据，并 将读到的数据向每个Socket发送一次

每个客户端应该包含两个线程，一个负责读取用户键盘输入并将用户输入数据写入Socket对应的流中， 一个负责读取Socket对应输入流的数据并打印显示