Java小农养成记第二十一天

day21

第一章 网络编程入门

1.1 软件结构

• C/S结构&＃xff1a;全称为Client/Server结构&＃xff0c;是指客户端和服务器结构。参见程序有QQ、迅雷的软件。
  
• B/S结构&＃xff1a;全称为Browser/Server结构&＃xff0c;是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等。
  
  两种架构各有优势&＃xff0c;但是无论哪种架构&＃xff0c;都离不开网络的支持。网络编程&＃xff0c;就是在一定的协议下&＃xff0c;实现两台计算机的通信的程序。

1.2 网络通信协议

• 网络通信协议&＃xff1a;通过计算机网络可以使多台计算机实现连接&＃xff0c;位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则&＃xff0c;这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中&＃xff0c;这些连接和通信的规则被称为网络通信协议&＃xff0c;它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定&＃xff0c;通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。
• **TCP/IP协议&＃xff1a;**传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)&＃xff0c;是
  Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网&＃xff0c;以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议&＃xff0c;并采用了4层的分层模型&＃xff0c;每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。
  
  上图中&＃xff0c;TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层&＃xff0c;每层分别负责不同的通信功能。
  链路层∶链路层是用于定义物理传输通道&＃xff0c;通常是对某些网络连接设备的驱动协议&＃xff0c;例如针对光纤、网线提供的驱动。
  网络层∶网络层是整个TCP/IP协议的核心&＃xff0c;它主要用于将传输的数据进行分组&＃xff0c;将分组数据发送到目标计算机或者网络。
  运输层∶主要使网络程序进行通信&＃xff0c;在进行网络通信时&＃xff0c;可以采用TCP协议&＃xff0c;也可以采用UDP协议。
  应用层 : 主要负责应用程序的协议&＃xff0c;例如HTTP协议、FTP协议等。

1.3 协议分类

通信的协议还是比较复杂的&＃xff0c;java.net包中包含的类和接口&＃xff0c;它们提供低层次的通信细节。我们可以直接使用这些类和接口&＃xff0c;来专注于网络程序开发&＃xff0c;而不用考虑通信的细节。
java.net包中提供了两种常见的网络协议的支持:

• UDP : 用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP是无连接通信协议&＃xff0c;即在数据传输时&＃xff0c;数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说&＃xff0c;当一台计算机向另外一台计算机发送数据时&＃xff0c;发送端不会确认接收端是否存在&＃xff0c;就会发出数据&＃xff0c;同样接收端在收到数据时&＃xff0c;也不会向发送端反馈是否收到数据。
  由于使用UDP协议消耗资源小&＃xff0c;通信效率高&＃xff0c;所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议&＃xff0c;因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包&＃xff0c;也不会对接收结果产生太大影响。
  但是在使用UDP协议传送数据时&＃xff0c;由于UDP的面向无连接性&＃xff0c;不能保证数据的完整性&＃xff0c;因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。UDP的交换过程如下图所示。
  
  特点:数据被限制在64kb以内,超出这个范围就不能发送了。
  数据报(Datagram):网络传输的基本单位
• TCP∶传输控制协议(Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议&＃xff0c;即传输数据之前&＃xff0c;在发送端和接收端建立逻辑连接&＃xff0c;然后再传输数据&＃xff0c;它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。
  在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端&＃xff0c;由客户端向服务端发出连接请求&＃xff0c;每次连接的创建都需要经过“三次握手”。
• 三次握手:TCP协议中&＃xff0c;在发送数据的准备阶段&＃xff0c;客户端与服务器之间的三次交互&＃xff0c;以保证连接的可靠。
  • 第一次握手&＃xff0c;客户端向服务器端发出连接请求&＃xff0c;等待服务器确认。
  • 第二次握手&＃xff0c;服务器端向客户端回送一个响应&＃xff0c;通知客户端收到了连接请求。
  • 第三次握手&＃xff0c;客户端再次向服务器端发送确认信息&＃xff0c;确认连接。整个交互过程如下图所示。
    
    完成三次握手&＃xff0c;连接建立后&＃xff0c;客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性&＃xff0c;TCP协议可以保证传输数据的安全&＃xff0c;所以应用十分广泛&＃xff0c;例如下载文件、浏览网页等。

1.4 网络编程三要素

协议

• **协议&＃xff1a;**协议&＃xff0c;网络协议的简称&＃xff0c;网络协议是通信计算机双方必须共同遵从的一组约定。

IP地址

• IP地址∶指互联网协议地址 ( Internet Protocol Address )&＃xff0c;俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把"个人电脑"比作"一台电话′的话&＃xff0c;那么"IP地址"就相当于“电话号码”"。
  IP地址分类

• IPv4∶是一个32位的二进制数&＃xff0c;通常被分为4个字节&＃xff0c;表示成a.b.c.d的形式&＃xff0c;例如192.168.65.100。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数&＃xff0c;那么最多可以表示42亿个。

• IPv6∶由于互联网的蓬勃发展&＃xff0c;IP地址的需求量愈来愈大&＃xff0c;但是网络地址资源有限&＃xff0c;使得IP的分配越发紧张。为了扩大地址空间&＃xff0c;拟通过IPv6重新定义地址空间&＃xff0c;采用128位地址长度&＃xff0c;每16个字节一组&＃xff0c;分成8组十六进制数&＃xff0c;表示成 ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789&＃xff0c;号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址&＃xff0c;这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。
  常用命令

• 查看本机IP地址&＃xff0c;在控制台输入&＃xff1a;

  ipconfig


• 检查网络是否连通&＃xff0c;在控制台输入&＃xff1a;

  ping 空格 IP地址ping 220.181.57.216


特殊的IP地址

• 本机IP地址&＃xff1a;127.0.0.1、localhost。

端口号

网络的通信&＃xff0c;本质上是两个进程&＃xff08;应用程序&＃xff09;的通信。每台计算机都有很多的进程&＃xff0c;那么在网络通信时&＃xff0c;如何区分这些进程呢?
如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备&＃xff0c;那么端口号就可以唯一标识设备中的进程&＃xff08;应用程序&＃xff09;了。

• 端口号∶用两个字节表示的整数&＃xff0c;它的取值范围是 0~65535。
  • 其中&＃xff0c;0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用&＃xff0c;普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用&＃xff0c;会导致当前程序启动失败。
    利用协议&＃43;IP地址&＃43;端口号三元组合&＃xff0c;就可以标识网络中的进程了&＃xff0c;那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。
    常用端口号

1. 80端口 网络端口
2. 3306端口 MySQL
3. 1521端口 Oracle
4. 8080端口 Tomcat服务器

第二章 TCP通信程序

2.1 概述

TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互&＃xff0c;通信的两端&＃xff0c;要严格区分为客户端(Client )与服务端(Server ) 。
两端通信时步骤&＃xff1a;

1. 服务端程序&＃xff0c;需要事先启动&＃xff0c;等待客户端的连接。
2. 客户端主动连接服务器端&＃xff0c;连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。
   在Java中&＃xff0c;提供了两个类用于实现TCP通信程序:
3. 客户端︰java.net.Socket类表示。创建Socket对象&＃xff0c;向服务端发出连接请求&＃xff0c;服务端响应请求&＃xff0c;两者建立连接开始通信。
4. 服务端︰java.net.ServerSocket类表示。创建ServerSocket对象&＃xff0c;相当于开启一个服务&＃xff0c;并等待客户端的
   连接。
   

2.2 Socket类

Socket类:该类实现客户端套接字&＃xff0c;套接字指的是两台设备之间通讯的端点。

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;/*TCP通信的客户端:向服务器发送连接请求,给服务器发送数据,读取服务器回写的数据表示客户端的类:java.net.Socket:此类实现客户端套接字〈也可以就叫套接字"”)。套接字是两台机器间通信的端点。套接字:包含了IP地址和端口号的网络单位构造方法:Socket(String host&＃xff0c; int port&＃xff09;创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。参数:String host:服务器主机的名称/服务器的IP地址int port:服务器的端口号成员方法:OutputStream getOutputStream()返回此套接字的输出流。InputStream getInputStream()返回此套接字的输入流。void close()关闭此套接字。实现步骤:1.创建一个客户端对象Socket,构造方法绑定服务器的IP地址和端口号2.使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流outputStream对象3.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给服务器发送数据4.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象5.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据6.释放资源(Socket)注意:1.客户端和服务器端进行交互,必须使用Socket中提供的网络流,不能使用自己创建的流对象2.当我们创建客户端对象Socket的时候,就会去请求服务器和服务器经过3欢握手建立连接通路这时如果服务器没有启动,那么就会抛出异常ConnectException: Connection refused: connect如果服务器已经启动,那么就可以进行交互了*/
public class TCPClient {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建一个客户端对象Socket,构造方法绑定服务器的IP地址和端口号Socket socket &＃61; new Socket("127.0.0.1", 8888);//2.使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流outputStream对象OutputStream os &＃61; socket.getOutputStream();//3.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给服务器发送数据os.write("你好服务器".getBytes());//4.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象InputStream is &＃61; socket.getInputStream();//5.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据byte[] bytes &＃61; new byte[1024];int len &＃61; is.read(bytes);System.out.println(new String(bytes, 0, len));//6.释放资源(Socket)socket.close();}
}


import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;/*TCP通信的服务器端:接收客户端的请求,读取客户端发送的数据,给客户端回写数据表示服务器的类:java.net.ServerSocket:此类实现服务器套接字。构造方法:ServerSocket(int port)创建绑定到特定端口的服务器套接字。服务器端必须明确一件事情,必须的知道是哪个客户端请求的服务器所以可以使用accept方法获取到请求的客户端对象Socket成员方法:Socket accept()侦听并接受到此套接字的连接。服务器的实现步骤&＃xff1a;1.创建服务器serverSocket对象和系统要指定的端口号2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端对象Socket3.使用socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象4.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端发送的数据5.使用socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象6.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写数据7.释放资源(Socket, ServerSocket)*/
public class TCPServer {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建服务器serverSocket对象和系统要指定的端口号ServerSocket server &＃61; new ServerSocket(8888);//2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端对象SocketSocket socket &＃61; server.accept();//3.使用socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象InputStream is &＃61; socket.getInputStream();//4.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端发送的数据byte[] bytes &＃61; new byte[1024];int len &＃61; is.read(bytes);System.out.println(new String(bytes, 0, len));//5.使用socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象OutputStream os &＃61; socket.getOutputStream();//6.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写数据os.write("收到谢谢".getBytes());//7.释放资源(Socket, ServerSocket)socket.close();server.close();}
}


第三章 综合案例

3.1文件上传案例

文件上传分析图解

1. 【客户端】输入流&＃xff0c;从硬盘读取文件数据到程序中。
2. 【客户端】输出流&＃xff0c;写出文件数据到服务端。
3. 【服务端】输入流&＃xff0c;读取文件数据到服务端程序。
4. 【服务端】输出流&＃xff0c;写出文件数据到服务器硬盘中。
   分析&＃xff1a;
   

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;/*文件上传案例的客户端:读取本地文件,上传到服务器,读取服务器回写的数据明确:数据源:E:\Java\JavaWorkSpace\enhance_code\exam10\file_directory\1.jpg目的地:服务器实现步骤:1.创建一个本地字节输入流FileInputStream对象,构造方法中绑定要读取的数据源2.创建一个客户端Socket对象,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号3.使用socket中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象4.使用本地字节输入流FileInputStream对象中的方法read,读取本地文件5.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,把读取到的文件上传到服务器6.使用socket中的方法getInputStream ,获取网络字节输入流InputStream对象7.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取服务回写的数据8.释放资源(FileInputStream, Socket)*/
public class TCPClient {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建一个本地字节输入流FileInputStream对象,构造方法中绑定要读取的数据源FileInputStream fis &＃61; new FileInputStream("E:\\Java\\JavaWorkSpace\\enhance_code\\exam10\\file_directory\\1.jpg");//2.创建一个客户端Socket对象,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号Socket socket &＃61; new Socket("127.0.0.1", 8888);//3.使用socket中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象OutputStream os &＃61; socket.getOutputStream();//4.使用本地字节输入流FileInputStream对象中的方法read,读取本地文件int len &＃61; 0;byte[] bytes &＃61; new byte[1024];while ((len &＃61; fis.read(bytes)) !&＃61; -1){//5.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,把读取到的文件上传到服务器os.write(bytes, 0, len);}/*解决:上传完文件,给服务器写一个结束标记void shutdownOutput()禁用此套接字的输出流。对于TCP套接字&＃xff0c;任何以前写入的数据都将被发送&＃xff0c;并且后跟TCP的正常连接终止序列。*/socket.shutdownOutput();//6.使用socket中的方法getInputStream ,获取网络字节输入流InputStream对象InputStream is &＃61; socket.getInputStream();//7.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取服务回写的数据while ((len &＃61; is.read(bytes)) !&＃61; -1){System.out.println(new String(bytes, 0, len));}//8.释放资源(FileInputStream, Socket)fis.close();socket.close();}
}import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;/*文件上传案例服务器端:读取客户端上传的文件,保存到服务器的硬盘,给客户端回写"上传成功明确:数据源:客户端上传的文件目的地:服务器的硬盘E:\Java\JavaWorkSpace\enhance_code\exam11\file_directory\1.jpg实现步骤:1.创建一个服务器ServerSocket对象,和系统要指定的端口号2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端Socket对象3.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象4.判断E:\Java\JavaWorkSpace\enhance_code\exam11\file_directory文件夹是否存在,不存在则创建5.创建一个本地字节输出流FileOutputStream对象,构造方法中绑定要输出的目的地6.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read ,读取客户端上传的文件7.使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write,把读取到的文件保存到服务器的硬盘上8.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取到网络字节输出流OutputStream对象9.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写"上传成功”10.释放资源(FileOutputStream, Socket, ServerSocket)*/
public class TCPServer {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建一个服务器ServerSocket对象,和系统要指定的端口号ServerSocket server &＃61; new ServerSocket(8888);//2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端Socket对象Socket socket &＃61; server.accept();//3.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象InputStream is &＃61; socket.getInputStream();//4.判断E:\Java\JavaWorkSpace\enhance_code\exam11\file_directory文件夹是否存在,不存在则创建File file &＃61; new File("E:\\Java\\JavaWorkSpace\\enhance_code\\exam11\\file_directory");if (!file.exists()){file.mkdir();}//5.创建一个本地字节输出流FileOutputStream对象,构造方法中绑定要输出的目的地FileOutputStream fos &＃61; new FileOutputStream(file &＃43; "\\1.jpg");//6.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read ,读取客户端上传的文件System.out.println("111111111111111111");int len &＃61; 0;byte[] bytes &＃61; new byte[1024];while ((len &＃61; is.read(bytes)) !&＃61; -1){//7.使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write,把读取到的文件保存到服务器的硬盘上fos.write(bytes, 0, len);}System.out.println("222222222222222222222");//8.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取到网络字节输出流OutputStream对象//9.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写"上传成功”socket.getOutputStream().write("上传成功".getBytes());//10.释放资源(FileOutputStream, Socket, ServerSocket)fos.close();socket.close();server.close();}
}

综合案例_文件上传案例阻塞问题

综合案例_文件上传案例优化(文件命名&循环接收&多线程提高效率)

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Random;/*文件上传案例服务器端:读取客户端上传的文件,保存到服务器的硬盘,给客户端回写"上传成功明确:数据源:客户端上传的文件目的地:服务器的硬盘E:\Java\JavaWorkSpace\enhance_code\exam11\file_directory\1.jpg实现步骤:1.创建一个服务器ServerSocket对象,和系统要指定的端口号2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端Socket对象3.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象4.判断E:\Java\JavaWorkSpace\enhance_code\exam11\file_directory文件夹是否存在,不存在则创建5.创建一个本地字节输出流FileOutputStream对象,构造方法中绑定要输出的目的地6.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read ,读取客户端上传的文件7.使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write,把读取到的文件保存到服务器的硬盘上8.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取到网络字节输出流OutputStream对象9.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写"上传成功”10.释放资源(FileOutputStream, Socket, ServerSocket)*/
public class TCPServer {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建一个服务器ServerSocket对象,和系统要指定的端口号ServerSocket server &＃61; new ServerSocket(8888);//2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端Socket对象/*让服务器一直处于监听状态(死循环accept方法)有一个客户端上传文件,就保存一个文件*/while (true){Socket socket &＃61; server.accept();/*使用多线程技术&＃xff0c;提高程序的效率有一个客户端上传文件&＃xff0c;就开启一个线程&＃xff0c;完成文件的上传*/new Thread(new Runnable() {//完成文件上传&＃64;Overridepublic void run() {try{//3.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象InputStream is &＃61; socket.getInputStream();//4.判断E:\Java\JavaWorkSpace\enhance_code\exam11\file_directory文件夹是否存在,不存在则创建File file &＃61; new File("E:\\Java\\JavaWorkSpace\\enhance_code\\exam11\\file_directory");if (!file.exists()){file.mkdir();}/*自定义一个文件的命名规则:防止同名的文件被覆盖规则:域名&＃43;毫秒值&＃43;随机数*/String fileName &＃61; "itcast" &＃43; System.currentTimeMillis() &＃43; new Random().nextInt(999999) &＃43; ".jpg";//5.创建一个本地字节输出流FileOutputStream对象,构造方法中绑定要输出的目的地FileOutputStream fos &＃61; new FileOutputStream(file &＃43; "\\" &＃43; fileName);//6.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read ,读取客户端上传的文件int len &＃61; 0;byte[] bytes &＃61; new byte[1024];while ((len &＃61; is.read(bytes)) !&＃61; -1){//7.使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write,把读取到的文件保存到服务器的硬盘上fos.write(bytes, 0, len);}//8.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取到网络字节输出流OutputStream对象//9.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写"上传成功”socket.getOutputStream().write("上传成功".getBytes());//10.释放资源(FileOutputStream, Socket, ServerSocket)fos.close();socket.close();}catch (IOException e){System.out.println(e);}}}).start();}//服务器就不需要关闭了//server.close();}
}