Java14-网络编程

NiuMT 2020-06-03 20:58:30

Java

概述

Java 提供的网络类库，可以实现无痛的网络连接，联网的底层细节被隐藏在 Java 的本机安装系统里，由 JVM 进行控制。并且 Java 实现了一个跨平台的网络库，程序员面对的是一个统一的网络编程环境。

IP 地址分类方式

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
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

在Java中使用 InetAddress 类代表IP

InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("192.168.10.14");
InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("www.atguigu.com");
//获取本地ip
InetAddress inet4 = InetAddress.getLocalHost();
// 两个常用方法
1. getHostName()
2. getHostAddress()

本地回环地址 (hostAddress) 127.0.0.1；主机名 (hostName): localhost

端口号

端口号标识正在计算机上运行的进程（程序）

不同的进程有不同的端口号
被规定为一个 16 位的整数 0~65535 。
端口分类：
- 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
- 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）。
- 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 。

网络通信协议

计算机网络中实现通信必须有一些约定，即通信协议，对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等制定标准。

传输层协议中有两个非常重要的协议：

传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol)
用户数据报协议 UDP(User Datagram Protocol) 。

TCP/IP 以其两个主要协议：传输控制协议 (TCP) 和网络互联协议 (IP) 而得名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议。

IP(Internet Protocol) 协议是网络层的主要协议，支持网间互连的数据通信。

TCP/IP 协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即物理链路层、 IP 层、传输层和应用层。

TCP 协议：

使用 TCP 协议前，须先建立 TCP 连接，形成传输数据通道
传输前，采用”三次握手”方式，点对点通信，是可靠的
TCP 协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端。
在连接中可进行大数据量的传输
传输完毕，需释放已建立的连接，效率低

UDP 协议：

将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
每个数据报的大小限制在 64K 内
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
可以广播发送
发送数据结束时，无需释放资源，开销小，速度快

Socket

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。

通信的两端都要有 Socket ，是两台机器间通信的端点。

网络通信其实就是 Socket 间的通信。

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。

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。

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

// Socket 类的常用构造器
public Socket(InetAddress address,int port); //创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号 。
public Socket(String host,int port); // 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 。

// Socket 类的常用方法：
public InputStream getInputStream(); // 返回此套接字的输入流。 可以用于接收网络消息
public OutputStream getOutputStream(); // 返回此套接字的输出流。可以用于发送网络消息
public InetAddress getInetAddress(); // 此套接字连接到的  远程IP 地址；如果套接字是未连接的，则返回 null。
public InetAddress getLocalAddress(); // 获取套接字绑定的本地地址。即 本端的IP 地址
public int getPort(); // 此套接字连接到的远程端口号；如果尚未连接套接字，则返回 0 。
public int getLocalPort(); // 返回此套接字绑定到的本地端口。如果尚未绑定套接字，则返回 1。 即本端的端口号 。
public void close(); // 关闭此套接 。套接字被关闭后，便不可在以后的网络连接中使用，即无法重新连接或重新绑定。 需要创建新的套接字对象。 关闭此套接字也将会关闭该套接字的 InputStream 和 OutputStream。
public void shutdownInput(); // 如果在套接字上调用 shutdownInput() 后从套接字输入流读取内容，则流将返回 EOF 文件结束符。即不能在从此套接字的输入流中接收任何数据 。
public void shutdownOutput(); // 禁用此套接字的输出流。 对于 TCP 套接字，任何以前写入的数据都将被发送，并且后跟 TCP 的正常连接终止序列。 如果在套接字上调用 shutdownOutput() 后写入套接字输出流则该流将抛出 IOException。 即不能通过此套接字的输出流发送任何数据 。

TCP网络编程

客户端 Socket 的工作过程包含以下四个基本的步骤

创建 Socket 根据指定服务端的 IP 地址或端口号构造 Socket 类对象。若服务器端响应，则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败，会出现异常。
打开连接到 Socket 的输入输出流：使用 getInputStream 方法获得输入流，使用getOutputStream 方法获得输出流，进行数据传输
按照一定的协议对 Socket 进行读写操作：通过输入流读取服务器放入线路的信息（但不能读取自己放入线路的信息，通过输出流将信息写入线程。
关闭 Socket 断开客户端到服务器的连接，释放线路

客户端创建
Socket 对象

客户端程序可以使用 Socket 类创建对象，创建的同时会自动向服务器方发起连接。 Socket 的构造器是
- Socket(String host,int port) throws UnknownHostException,IOException: 向服务器(域名是host，端口号为 port) 发起 TCP 连接，若成功，则创建 Socket 对象，否则抛出异常。
- Socket(InetAddress address,int port) throws IOException: 根据 InetAddress 对象所表示的IP 地址以及端口号 port 发起连接。
客户端建立 socketAtClient 对象的过程就是向服务器发出套接字连接请求

服务器程序的工作过程包含以下四个基本的步骤：

调用 ServerSocket (int port): 创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。用于监听客户端的请求。
调用 accept(): 监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字对象。
调用该 Socket 类对象的 getOutputStream () 和 getInputStream 获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。
关闭 ServerSocket 和 Socket 对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

服务器建立
ServerSocket 对象

ServerSocket 对象负责等待客户端请求建立套接字连接，类似邮局某个窗口中的业务员。也就是说，服务器必须事先建立一个等待客户请求建立套接字连接的 ServerSocket 对象。
所谓“接收”客户的套接字请求，就是 accept() 方法会返回一个 Socket 对象

import org.junit.Test;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 实现TCP的网络编程
 * 例子1：客户端发送信息给服务端，服务端将数据显示在控制台上
 */
public class TCPTest1 {
    //客户端
    @Test
    public void client()  {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            //1.创建Socket对象，指明服务器端的ip和端口号
            InetAddress inet = InetAddress.getByName("192.168.14.100");
            socket = new Socket(inet,8899);
            //2.获取一个输出流，用于输出数据
            os = socket.getOutputStream();
            //3.写出数据的操作
            os.write("你好，我是客户端mm".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //4.资源的关闭
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    //服务端
    @Test
    public void server()  {

        ServerSocket ss = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //1.创建服务器端的ServerSocket，指明自己的端口号
            ss = new ServerSocket(8899);
            //2.调用accept()表示接收来自于客户端的socket
            socket = ss.accept();
            //3.获取输入流
            is = socket.getInputStream();

            //不建议这样写，可能会有乱码
//        byte[] buffer = new byte[1024];
//        int len;
//        while((len = is.read(buffer)) != -1){
//            String str = new String(buffer,0,len);
//            System.out.print(str);
//        }
            //4.读取输入流中的数据
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[5];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                baos.write(buffer,0,len);
            }
            System.out.println(baos.toString());
            System.out.println("收到了来自于：" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "的数据");

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(baos != null){
                //5.关闭资源
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(ss != null){
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

import org.junit.Test;

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
 * 实现TCP的网络编程
 * 例题3：从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地。并返回“发送成功”给客户端。
 * 并关闭相应的连接。
 */
public class TCPTest3 {
    /*
    这里涉及到的异常，应该使用try-catch-finally处理
     */
    @Test
    public void client() throws IOException {
        //1.
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9090);
        //2.
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("beauty.jpg"));
        //4.
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = fis.read(buffer)) != -1){
            os.write(buffer,0,len);
        }
        //关闭数据的输出
        socket.shutdownOutput();//关闭连接,表明传输完成
        //5.接收来自于服务器端的数据，并显示到控制台上
        InputStream is = socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] bufferr = new byte[20];
        int len1;
        while((len1 = is.read(buffer)) != -1){
            baos.write(buffer,0,len1);
        }
        System.out.println(baos.toString());
        //6.
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
        baos.close();
    }

    /*
    这里涉及到的异常，应该使用try-catch-finally处理
     */
    @Test
    public void server() throws IOException {
        //1.
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9090);
        //2.
        Socket socket = ss.accept();
        //3.
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4.
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("beauty2.jpg"));
        //5.
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            fos.write(buffer,0,len);
        }
        System.out.println("图片传输完成");
        //6.服务器端给予客户端反馈
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("你好，美女，照片我已收到，非常漂亮！".getBytes());
        //7.
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        ss.close();
        os.close();
    }
}

UDP网络编程

类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。
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。
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。
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。

public DatagramSocket(int port) //创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口 。 套接字将被绑定到通配符地址,IP 地址由内核来选择 。
public DatagramSocket(int port,InetAddress laddr) //创建数据报套接字, 将其绑定到指定的本地地址。本地端口必须在 0 到 65535 之间(包括两者)。 如果 IP 地址为 0.0.0.0 套接字将被绑定到通配符地址 IP 地址由内核选择 。
public void close() //关闭此数据报套接字 。
public void send(DatagramPacket p) //从此套接字发送数据报包。 DatagramPacket 包含的信息指示：将要发送的数据、 其长度、 远程主机的 IP 地址和远程主机的端口号 。
public void receive(DatagramPacket p) // 从此套接字接收数据报包。 当此方法返回时 DatagramPacket的缓冲区填充了接收的数据。 数据报包也包含发送方的 IP 地址和发送方机器上的端口号。 此方法在接收到数据报前一直阻塞。 数据报包对象的 length 字段包含所接收信息的长度。 如果信息比包的长度长 该信息将被截短。
public InetAddress getLocalAddress() //获取套接字绑定的本地地址 。
public int getLocalPort() //返回此套接字绑定的本地主机上的端口号 。
public InetAddress getInetAddress() //返回此套接字连接的地址。 如果套接字未连接 则返回 null 。
public int getPort() // 返回此套接字的端口。 如果套接字未连接,则返回 1 。
public DatagramPacket(byte[] buf,int length) // 构造 DatagramPacket 用来接收长度为 length 的数据包。 length 参数必须小于等于 buf.length 。
public DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port) //构造数据报包,用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号 。 length参数必须小于等于 buf.length 。
public InetAddress getAddress() // 返回某台机器的 IP 地址 此数据报将要发往该机器或者是从该机器接收到的 。
public int getPort() // 返回某台远程主机的端口号 此数据报将要发往该主机或者是从该主机接收到的 。
public byte[] getData() // 返回数据缓冲区 。 接收到的或将要发送的数据从缓冲区中的偏移量 offset 处开始 持续 length 长度 。
public int getLength() // 返回将要发送或接收到的数据的长度。

import org.junit.Test;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

/**
 * UDPd协议的网络编程
 */
public class UDPTest {
    //发送端
    @Test
    public void sender() throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        String str = "我是UDP方式发送的导弹";
        byte[] data = str.getBytes();
        InetAddress inet = InetAddress.getLocalHost();
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,0,data.length,inet,9090);
        socket.send(packet);
        socket.close();
    }
    //接收端
    @Test
    public void receiver() throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        byte[] buffer = new byte[100];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);
        socket.receive(packet);
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));
        socket.close();
    }
}

URL网络编程

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。

URN 是 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。

URL(Uniform Resource Locator) Locator)：统一资源定位符，它表示 Internet 上某一资源的地址

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

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：

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/");
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 , "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 = newURL ("http", www.atguigu.com ", "80", “download.html");

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。

URL 类常用方法：

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

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

public class URLTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        HttpURLConnection urlConnection = null;
        InputStream is = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            URL url = new URL("http://localhost:8080/examples/beauty.jpg");
            urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            urlConnection.connect();
            is = urlConnection.getInputStream();
            fos = new FileOutputStream("day10\\beauty3.jpg");

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                fos.write(buffer,0,len);
            }
            System.out.println("下载完成");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //关闭资源
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(fos != null){
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(urlConnection != null){
                urlConnection.disconnect();
            }
        }
    }
}

Java13-IO流

MySQL00-安装