學習Java的第022天——寫在端午節之後
了解學習了網絡程式設計的基本概念，IP和端口、socket含義，TCP協定和UDP協定 、InetAddress/InetSocketAddress/URL、基于TCP的Socket程式設計 、基于TCP的Socket程式設計實作聊天室等内容等。
首先：計算機網絡的作用是資源共享和資訊傳遞。
2. 計算機網絡的組成：
a) 計算機硬體：計算機(大中小型伺服器，桌上型電腦、筆記本等)、外部裝置(路由器、交換機等)、通信線路(雙絞線、光纖等)。
b) 計算機軟體：網絡作業系統(Windows 2000 Server/Advance Server、Unix、Linux等)、網絡管理軟體(WorkWin、SugarNMS等)、網絡通信協定(如TCP/IP協定棧等)。
3. 計算機網絡的多台計算機是具有獨立功能的，而不是脫離網絡就無法存在的。
(1) 網絡程式設計的三要素是什麼？
①IP 位址:唯一辨別網絡上的每一台計算機，兩台計算機之 間通信的必備有素 ；
②端口号:計算機中應用的标号(代表一個應用程式)， 0-1024 系統使用或保留端口 ，端号口占 2 個位元組，是以 有效端口 0-65535 ；
③通信協定:通信的規則 TCP,UDP 。
解釋一下通信協定就是：
通過計算機網絡可以實作不同計算機之間的連接配接與通信，但是計算機網絡中實作通信必須有一些約定即通信協定，對速率、傳輸代碼、代碼結構、傳輸控制步驟、出錯控制等制定标準。
國際标準化組織(ISO，即International Organization for Standardization)定義了網絡通信協定的基本架構，被稱為OSI(Open System Interconnect，即開放系統互聯)模型。OSI模型制定的七層标準模型，分别是：應用層，表示層，會話層，傳輸層，網絡層，資料鍊路層，實體層。
雖然國際标準化組織制定了這樣一個網絡通信協定的模型，但是實際上網際網路通訊使用最多的網絡通信協定是TCP/IP網絡通信協定。
TCP/IP 是一個協定族，也是按照層次劃分，共四層：應用層，傳輸層，互連網絡層，網絡接口層(實體+資料鍊路層)。
開放系統互連參考模型與TCP/IP參考模型對比
用來辨別網絡中的一個通信實體的位址。通信實體可以是計算機、路由器等。 比如網際網路的每個伺服器都要有自己的IP位址，而每個區域網路的計算機要通信也要配置IP位址。路由器是連接配接兩個或多個網絡的網絡裝置。
目前主流使用的IP位址是IPV4，但是随着網絡規模的不斷擴大，IPV4面臨着枯竭的危險，是以推出了IPV6。
IPV4：32位位址，并以8位為一個機關，分成四部分，以點分十進制表示，如192.168.0.1。因為8位二進制的計數範圍是00000000---11111111，對應十進制的0-255，是以-4.278.4.1是錯誤的IPV4位址。
IPV6：128位(16個位元組)寫成8個16位的無符号整數，每個整數用四個十六進制位表示，每個數之間用冒号(：)分開，如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39:1984
需要知道的是：
1. 127.0.0.1 本機位址
2. 192.168.0.0--192.168.255.255為私有位址，屬于非注冊位址，專門為組織機構内部使用。
IP位址用來辨別一台計算機，但是一台計算機上可能提供多種網絡應用程式，如何來區分這些不同的程式呢?這就要用到端口。
端口是虛拟的概念，并不是說在主機上真的有若幹個端口。通過端口，可以在一個主機上運作多個網絡應用程式。 端口的表示是一個16位的二進制整數，對應十進制的0-65535。
.IP位址好比每個人的位址(門牌号)，端口好比是房間号。必須同時指定IP位址和端口号才能夠正确的發送資料。
我們開發的網絡應用程式位于應用層，TCP和UDP屬于傳輸層協定，在應用層如何使用傳輸層的服務呢?在應用層和傳輸層之間，則是使用套接Socket來進行分離。
套接字就像是傳輸層為應用層開的一個小口，應用程式通過這個小口向遠端發送資料，或者接收遠端發來的資料;而這個小口以内，也就是資料進入這個口之後，或者資料從這個口出來之前，是不知道也不需要知道的，也不會關心它如何傳輸，這屬于網絡其它層次工作。
Socket實際是傳輸層供給應用層的程式設計接口。Socket就是應用層與傳輸層之間的橋梁。使用Socket程式設計可以開發客戶機和伺服器應用程式，可以在本地網絡上進行通信，也可通過Internet在全球範圍内通信。
Socket的作用
TCP協定和UDP協定是傳輸層的兩種協定。Socket是傳輸層供給應用層的程式設計接口，是以Socket程式設計就分為TCP程式設計和UDP程式設計兩類。
在網絡通訊中，TCP方式就類似于撥打電話，使用該種方式進行網絡通訊時，需要建立專門的虛拟連接配接，然後進行可靠的資料傳輸，如果資料發送失敗，則用戶端會自動重發該資料。而UDP方式就類似于發送短信，使用這種方式進行網絡通訊時，不需要建立專門的虛拟連接配接，傳輸也不是很可靠，如果發送失敗則用戶端無法獲得。
總的來講就是：
TCP是面向連接配接的，傳輸資料安全，穩定，效率相對較低。
UDP是面向無連接配接的，傳輸資料不安全，效率較高。
TCP通信原理是：
伺服器建立 ServerSocket，在指定端口監聽并處理請求；
用戶端建立 Socket，向伺服器發送請求 ；
TCP在建立連接配接時又分三步走：
第一步，是請求端(用戶端)發送一個包含SYN即同步(Synchronize)标志的TCP封包，SYN同步封包會指明用戶端使用的端口以及TCP連接配接的初始序号。
第二步，伺服器在收到用戶端的SYN封包後，将傳回一個SYN+ACK的封包，表示用戶端的請求被接受，同時TCP序号被加一，ACK即确認(Acknowledgement)。
第三步，用戶端也傳回一個确認封包ACK給伺服器端，同樣TCP序列号被加一，到此一個TCP連接配接完成。然後才開始通信的第二步：資料處理。
這就是所說的TCP的三次握手(Three-way Handshake)。
基于UDP協定的通信方式，稱為資料報通信方式。在這種方式中，每個資料發送單元被統一封裝成資料報包的方式，發送方将資料報包發送到網絡中，資料報包在網絡中去尋找它的目的地。
UDP協定的特點是：
Ø 不需要利用 IO 流實作資料的傳輸
Ø 每個資料發送單元被統一封裝成資料包的方式，發送方将資料包發送到網絡中，資料包在網絡中去尋找他的目的地。
Ø DatagramSocket：用于發送或接收資料包
Ø DatagramPacket：資料包
Java為了可移植性，不允許直接調用作業系統，而是由http://java.net包來提供網絡功能。Java虛拟機負責提供與作業系統的實際連接配接。
InetAddress類的作用及常用方法；
作用：封裝計算機的IP 位址,不包含端口号
方法：String getHostAddress()-----獲得IP 位址
String getHostName()-----獲得主機名
static InetAddress getByName(String host)-----根據主機名獲得IP 位址
InetSocketAddress類的作用及常用方法；
作用：此類用于實作 IP套接字位址 (IP 位址+端口号)，用于socket 通信
方法：InetAddress getAddress()-----擷取InetAddress對象
int getPort()-----擷取端口号
String getHostName()-----擷取主機名
IP位址唯一辨別了Internet上的計算機，而URL則辨別了這些計算機上的資源。類 URL 代表一個統一資源定位符，它是指向網際網路“資源”的指針。資源可以是簡單的檔案或目錄，也可以是對更為複雜的對象的引用，例如對資料庫或搜尋引擎的查詢。
URL的常用方法有：
String getProtocal()-----擷取此 URL 的協定名稱
String getHost()-----擷取此 URL 的主機名(如果适用)
int getPort()-----擷取 URL 的端口号
String getFile()-----擷取此 URL 的檔案名
getDefaultPort()-----擷取與此 URL 關聯協定的預設端口号
getPath()-----擷取此 URL 的路徑部分
openStream()方法-----打開到此 URL 的連接配接并傳回一個用于從該連接配接讀入的 InputStream 。
基于TCP協定的Socket程式設計_雙向通信_實作單次請求與響應
Soket程式設計實作一次雙向通信的傳輸示意圖
(1) 實作一次單次請求與響應，用戶端與伺服器的操作步驟是什麼？
用戶端：
1. 建立Socket對象
2. 擷取輸出流
3. 擷取輸入流
4. 關閉流，關閉Socket。
伺服器端：
1.建立ServerSocket對象
2. 監聽是否有用戶端請求連接配接
3. 擷取輸入流
4. 擷取輸出流
5. 關閉流,關閉Socket
也可以說：
Ø 1. 建立伺服器ServerSocket，在建立時，定義ServerSocket的監聽端口(在這個端口接收用戶端發來的消息)。
Ø 2. ServerSocket調用accept()方法，使之處于阻塞狀态。
Ø 3. 建立用戶端Socket，并設定伺服器的IP及端口。
Ø 4. 用戶端發出連接配接請求，建立連接配接。
Ø 5. 分别取得伺服器和用戶端Socket的InputStream和OutputStream。
Ø 6. 利用Socket和ServerSocket進行資料傳輸。
Ø 7. 關閉流及Socket
雙向通信_實作單次請求與響應---用戶端
雙向通信_實作單次請求與響應---伺服器端
兩台電腦可以進行簡單的單次雙向通信
TCP協定的Socket程式設計_雙向通信_實作模拟使用者登入
雙向通信使用者登入的示意圖：
使用者登入的過程用戶端與伺服器的功能如下
用戶端：1.建立Socket對象
2. 擷取輸出流（對象流）
3. 建立User對象，将封裝後的對象發送伺服器 4. 擷取輸入流（資料流）
5. 關閉流，關閉Socket
功能：發送使用者的資訊接收伺服器的響應
伺服器端：1. 建立ServerSocket對象
2. 擷取輸入流
3. 對使用者名和密碼進行驗證
4. 擷取輸出流
5. 關閉流
功能：接收用戶端的請求和響應用戶端
用戶端與伺服器端單次聊天的缺點是：
隻能用戶端先發送資料，然後才能接收資料，如果不發就 收不到,(接收和發送是在一個線程中實作的)不符合實際情況
單次聊天的缺點的解決方案是
① 多次聊天可以使用循環來解決
② 先發後收的問題可以使用線程來解決，一個接收資料的線 程，一個發送資料的線程
實作群聊的原理是：
用戶端建立接收和發送的線程。
伺服器端建立多個用戶端路徑的線程
使用集合實作轉發效果。
群聊實作的步驟為：
用戶端：1.建立Socket對象
2. 建立發送的線程類對象
3. 建立接收的線程類對象
4. 建立Thread類對象并啟動線程
5. 關閉流
伺服器端：1. 建立集合對象，存儲每一個連接配接進來的用戶端
2. 建立ServerSocket對象
3. 監聽用戶端是否有用戶端連接配接
4. 建立線程類的對象
5. 添加到集合中
6. 啟動線程
7. 關閉流
（缺少的示例程式後續會練習并補充）