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Java学习记录 Day20（网络编程）

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  • ​​Day 20​​
  • ​​计算机网络​​
  • ​​网络编程​​

Day 20

2019年5月26日。

这是我学习Java的第二十天。

这一天，我学到了以下的知识。

计算机网络

计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大，功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便的互相传递信息，共享硬件，软件，数据信息等资源。

其中，具有以下重要概念：

  • 计算机网络的主要功能：

    - 资源共享

    - 信息传输与集中处理

    - 均衡负荷与分布处理

    - 综合信息服务（www / 综合业务数字网络 ISDN）

  • 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。

  • 网络通信接口：​ ​ 为了使两个节点之间能进行对话，必须在他们之间建立通信工具（即接口），使彼此之间，能进行信息交换。接口包括两个部分：

    - 硬件装置：实现结点之间的信息传送

    - 软件装置：规定双方进行通信的约定协议

  • 分层思想：​ ​ 由于结点之间联系很复杂，在制定协议时，把复杂成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来。最常用的复合方式就是层次方式，及同层间可以通信，上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系。各层互不影响，利于系统的开发和扩展。
  • 参考模型：分为OSI参考模型和TCP/IP参考模型，原理图如下所示：
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  • IP协议： 每个人的电脑都有一个独一无二的IP地址，这样互相通信时就不会传错信息了。​IP地址是用一个点来分成四段的，在计算机内部IP地址是用四个字节来表示的，一个字节代表一段，每一个字节代表的数最大只能到达255，原理图如下所示：
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  • 通信方式：TCP和UDP位于同一层，都是建立在IP层的基础之上。由于两台电脑之间有不同的IP地址，因此两台电脑就可以区分开来，也就可以互相通话了。通话一般有两种通话方式：第一种是TCP，第二种是UDP。

    - TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）：TCP就像打电话，需要先打通对方电话，等待对方有回应后才会跟对方继续说话，也就是一定要确认可以发信息以后才会把信息发出去。TCP上传任何东西都是可靠的，只要两台机器上建立起了连接，在本机上发送的数据就一定能传到对方的机器上。

    - UDP（User Datagram Protocol 用户数据报协议）：UDP就好比发电报，发出去就完事了，对方有没有接收到它都不管，所以UDP是不可靠的。

    TCP传送数据虽然可靠，但传送得比较慢，UDP传送数据不可靠，但是传送得快。

  • Socket：两台电脑都安装上一个插座，然后使用一根线的两端插到两台电脑的插座上，这样两台电脑就建立好了连接。这个插座就是Socket。
  • Server（服务器端）和Client（客户端）： 因为互相之间都能互相通信，我说你是我的Server只是从逻辑意义上来讲，我应该把东西先发到你那里去，然后由你来处理，转发。所以你叫Server。但从技术意义上来讲，只有TCP才会分Server和Client。对于UDP来说，从严格意义上来讲，并没有所谓的Server和Client。TCP的Server的插座就叫ServerSocket，Client的插座就叫Socket。原理图如下所示：
    • Java学习记录 Day20（网络编程）
  • 端口号：两台计算机互相连接，那么首先必须得知道它们的IP地址，但是只提供IP地址是不够的，还必须要有连接的端口号，也就是要连接到哪个应用程序上。端口号是用来区分一台机器上不同的应用程序的。端口号在计算机内部是占2个字节。一台机器上最多有65536个端口号。一个应用程序可以占用多个端口号。端口号如果被一个应用程序占用了，那么其他的应用程序就无法再使用这个端口号了。记住一点，我们编写的程序要占用端口号的话占用1024以上的端口号，1024以下的端口号不要去占用，因为系统有可能会随时征用。端口号本身又分为TCP端口和UDP端口，TCP的8888端口和UDP的8888端口是完全不同的两个端口。TCP端口和UDP端口都有65536个。

网络编程

网络编程，在Java中根据通信方式分为两种：

  • UDP编程

    核心类为DatagramSocket和DatagramPacket，原理图如下所示：

    • Java学习记录 Day20（网络编程）

  • 代码范例如下：

    1.客户端

public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
    //1 指定端口 DatagramSocket
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

    //2 指定一个IP
    InetAddress addr = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
    int port = 5051;

    //3 准备一个容器
    byte[] sendBuf = new byte[1024];
    while (true){
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("发送什么？");
        String s = scanner.nextLine();
        //4 加入要放的数据
        sendBuf = s.getBytes();

        //5 数据打包
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(sendBuf,sendBuf.length,addr,port);

        //6 发送包
        socket.send(packet);

        if (s.equals("exit")){
            break;
        }
    }

    //7.释放资源
    socket.close();
}
}

2.服务器端

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1 指定端口 DatagramSocket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(5051);

        //2 准备一个容器，封包 DatagramPacket
        byte[] receiveBuf = new byte[1024];

        //3 等待接收包 receive()
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(receiveBuf,receiveBuf.length);
        System.out.println("等待包......");
        while (true){
            //4 接收包
            socket.receive(packet);

            //5.解析包
            String receStr = new String(packet.getData(),0,packet.getLength());
            System.out.println("我收到的数据：" + receStr);
            if (receStr.equals("exit")){
                break;
            }
        }

        //6 释放资源
        socket.close();
    }
}

  • TCP编程

    核心类为ServerSocket和Socket，原理图如下所示：

  • 代码范例如下：

    1.客户端

public class Client{
public static void main(String args[]) throws Exception{
    Socket s = new Socket("127.0.0.1",6666);
    /*Client申请连接到Server端上*/
    /*连接上服务器端以后，就可以向服务器端输出信息和接收从服务器端返回的信息
    输出信息和接收返回信息都要使用流式的输入输出原理进行信息的处理*/
    /*这里是使用输出流OutputStream向服务器端输出信息*/
    OutputStream os = s.getOutputStream();
    DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
    Thread.sleep(30000);/*客户端睡眠30秒后再向服务器端发送信息*/
    dos.writeUTF("Hello Server!");
}
}      
public class Server{
    public static void main(String args[]) throws Exception{
        ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);
        /*创建一个ServerSocket对象时往往会给它指定一个端口号
                指定端口号的意思是这个new出来的ServerSocket对象要使用的
                是哪一个端口号，通过哪一个端口号来监听客户端的连接
                因此指定一个端口号的意义就是为了告诉计算机ServerSocket对象
                在哪个地方监听客户端的连接*/
        /*服务器端接收客户端连接的请求是不间断地接收的，所以服务器端的
                编程一般都是死循环，永不休止地运行着。*/
        while(true){
            Socket s = ss.accept();
            /*在服务器端调用accept()方法接受客户端的连接对象,accept()方法是
                            一个阻塞式方法，一直在傻傻地等待着是否有客户端申请连接上来
                            然后服务器端的Socket插座就和客户端的Socket插座建立了连接了*/
            /*客户端能否连接上服务器端，取决于服务器端是否接受客户端的连接请求
                            如果接受了客户端的连接请求，那么在服务器端就安装上一个Socket插座
                            通过这个插座与连接上的客户端就可以建立连接，互相通信了*/
            System.out.println("A Client Connected!");
            /*使用InputStream流接收从客户端发送过来的信息，使用DataInputStream数据流处理接收到的信息*/
            DataInputStream dis = new DataInputStream(s.getInputStream());
            /*使用readUTF(方法将接收到的信息全部读取出来，存储到变量str里面
                            readUTF()方法也是一个阻塞式方法，会傻傻地等待客户端发送信息过来，然后将接收到的信息读取出来
                            如果客户端不写东西过来，它就一直在服务器端傻傻地等待着，直到客户端写东西过来为止
                            堵塞式的方法效率往往是不高的,比如说一个客户端连接上来了，但是它迟迟不发送信息，
                            那么服务器端的程序就阻塞住了，这样另外一个客户端就连接不上来了，因为另外一个客户端要想连接
                            上服务器端，就必须得在服务器端调用accept()方法，可accept()方法必须得在下一次循环时才能够被
                            调用，现在服务器端的程序运行到调用readUTF()这个方法时就阻塞住了，它要等待着已经连接上来的
                            那个客户端发送信息过来后将信息读取出来，如果客户端一直不发信息到服务器端，那么readUTF()方法
                            就一直无法读取到信息，那么服务器端的程序会阻塞在这里，无法进行下次循环，这样其他的客户端就
                            无法连接到服务器端了*/
            String str = dis.readUTF();
            System.out.println(str);
        }
    }
}
java 客户端 服务器端 端口号
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