学习Java的第022天——写在端午节之后
了解学习了网络编程的基本概念，IP和端口、socket含义，TCP协议和UDP协议 、InetAddress/InetSocketAddress/URL、基于TCP的Socket编程 、基于TCP的Socket编程实现聊天室等内容等。
首先：计算机网络的作用是资源共享和信息传递。
2. 计算机网络的组成：
a) 计算机硬件：计算机(大中小型服务器，台式机、笔记本等)、外部设备(路由器、交换机等)、通信线路(双绞线、光纤等)。
b) 计算机软件：网络操作系统(Windows 2000 Server/Advance Server、Unix、Linux等)、网络管理软件(WorkWin、SugarNMS等)、网络通信协议(如TCP/IP协议栈等)。
3. 计算机网络的多台计算机是具有独立功能的，而不是脱离网络就无法存在的。
(1) 网络编程的三要素是什么？
①IP 地址:唯一标识网络上的每一台计算机，两台计算机之 间通信的必备有素 ；
②端口号:计算机中应用的标号(代表一个应用程序)， 0-1024 系统使用或保留端口 ，端号口占 2 个字节，所以 有效端口 0-65535 ；
③通信协议:通信的规则 TCP,UDP 。
解释一下通信协议就是：
通过计算机网络可以实现不同计算机之间的连接与通信，但是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。
国际标准化组织(ISO，即International Organization for Standardization)定义了网络通信协议的基本框架，被称为OSI(Open System Interconnect，即开放系统互联)模型。OSI模型制定的七层标准模型，分别是：应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。
虽然国际标准化组织制定了这样一个网络通信协议的模型，但是实际上互联网通讯使用最多的网络通信协议是TCP/IP网络通信协议。
TCP/IP 是一个协议族，也是按照层次划分，共四层：应用层，传输层，互连网络层，网络接口层(物理+数据链路层)。
开放系统互连参考模型与TCP/IP参考模型对比
用来标识网络中的一个通信实体的地址。通信实体可以是计算机、路由器等。 比如互联网的每个服务器都要有自己的IP地址，而每个局域网的计算机要通信也要配置IP地址。路由器是连接两个或多个网络的网络设备。
目前主流使用的IP地址是IPV4，但是随着网络规模的不断扩大，IPV4面临着枯竭的危险，所以推出了IPV6。
IPV4：32位地址，并以8位为一个单位，分成四部分，以点分十进制表示，如192.168.0.1。因为8位二进制的计数范围是00000000---11111111，对应十进制的0-255，所以-4.278.4.1是错误的IPV4地址。
IPV6：128位(16个字节)写成8个16位的无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，每个数之间用冒号(：)分开，如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39:1984
需要知道的是：
1. 127.0.0.1 本机地址
2. 192.168.0.0--192.168.255.255为私有地址，属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。
IP地址用来标识一台计算机，但是一台计算机上可能提供多种网络应用程序，如何来区分这些不同的程序呢?这就要用到端口。
端口是虚拟的概念，并不是说在主机上真的有若干个端口。通过端口，可以在一个主机上运行多个网络应用程序。 端口的表示是一个16位的二进制整数，对应十进制的0-65535。
.IP地址好比每个人的地址(门牌号)，端口好比是房间号。必须同时指定IP地址和端口号才能够正确的发送数据。
我们开发的网络应用程序位于应用层，TCP和UDP属于传输层协议，在应用层如何使用传输层的服务呢?在应用层和传输层之间，则是使用套接Socket来进行分离。
套接字就像是传输层为应用层开的一个小口，应用程序通过这个小口向远程发送数据，或者接收远程发来的数据;而这个小口以内，也就是数据进入这个口之后，或者数据从这个口出来之前，是不知道也不需要知道的，也不会关心它如何传输，这属于网络其它层次工作。
Socket实际是传输层供给应用层的编程接口。Socket就是应用层与传输层之间的桥梁。使用Socket编程可以开发客户机和服务器应用程序，可以在本地网络上进行通信，也可通过Internet在全球范围内通信。
Socket的作用
TCP协议和UDP协议是传输层的两种协议。Socket是传输层供给应用层的编程接口，所以Socket编程就分为TCP编程和UDP编程两类。
在网络通讯中，TCP方式就类似于拨打电话，使用该种方式进行网络通讯时，需要建立专门的虚拟连接，然后进行可靠的数据传输，如果数据发送失败，则客户端会自动重发该数据。而UDP方式就类似于发送短信，使用这种方式进行网络通讯时，不需要建立专门的虚拟连接，传输也不是很可靠，如果发送失败则客户端无法获得。
总的来讲就是：
TCP是面向连接的，传输数据安全，稳定，效率相对较低。
UDP是面向无连接的，传输数据不安全，效率较高。
TCP通信原理是：
服务器创建 ServerSocket，在指定端口监听并处理请求；
客户端创建 Socket，向服务器发送请求 ；
TCP在建立连接时又分三步走：
第一步，是请求端(客户端)发送一个包含SYN即同步(Synchronize)标志的TCP报文，SYN同步报文会指明客户端使用的端口以及TCP连接的初始序号。
第二步，服务器在收到客户端的SYN报文后，将返回一个SYN+ACK的报文，表示客户端的请求被接受，同时TCP序号被加一，ACK即确认(Acknowledgement)。
第三步，客户端也返回一个确认报文ACK给服务器端，同样TCP序列号被加一，到此一个TCP连接完成。然后才开始通信的第二步：数据处理。
这就是所说的TCP的三次握手(Three-way Handshake)。
基于UDP协议的通信方式，称为数据报通信方式。在这种方式中，每个数据发送单元被统一封装成数据报包的方式，发送方将数据报包发送到网络中，数据报包在网络中去寻找它的目的地。
UDP协议的特点是：
Ø 不需要利用 IO 流实现数据的传输
Ø 每个数据发送单元被统一封装成数据包的方式，发送方将数据包发送到网络中，数据包在网络中去寻找他的目的地。
Ø DatagramSocket：用于发送或接收数据包
Ø DatagramPacket：数据包
Java为了可移植性，不允许直接调用操作系统，而是由http://java.net包来提供网络功能。Java虚拟机负责提供与操作系统的实际连接。
InetAddress类的作用及常用方法；
作用：封装计算机的IP 地址,不包含端口号
方法：String getHostAddress()-----获得IP 地址
String getHostName()-----获得主机名
static InetAddress getByName(String host)-----根据主机名获得IP 地址
InetSocketAddress类的作用及常用方法；
作用：此类用于实现 IP套接字地址 (IP 地址+端口号)，用于socket 通信
方法：InetAddress getAddress()-----获取InetAddress对象
int getPort()-----获取端口号
String getHostName()-----获取主机名
IP地址唯一标识了Internet上的计算机，而URL则标识了这些计算机上的资源。类 URL 代表一个统一资源定位符，它是指向互联网“资源”的指针。资源可以是简单的文件或目录，也可以是对更为复杂的对象的引用，例如对数据库或搜索引擎的查询。
URL的常用方法有：
String getProtocal()-----获取此 URL 的协议名称
String getHost()-----获取此 URL 的主机名(如果适用)
int getPort()-----获取 URL 的端口号
String getFile()-----获取此 URL 的文件名
getDefaultPort()-----获取与此 URL 关联协议的默认端口号
getPath()-----获取此 URL 的路径部分
openStream()方法-----打开到此 URL 的连接并返回一个用于从该连接读入的 InputStream 。
基于TCP协议的Socket编程_双向通信_实现单次请求与响应
Soket编程实现一次双向通信的传输示意图
(1) 实现一次单次请求与响应，客户端与服务器的操作步骤是什么？
客户端：
1. 创建Socket对象
2. 获取输出流
3. 获取输入流
4. 关闭流，关闭Socket。
服务器端：
1.创建ServerSocket对象
2. 监听是否有客户端请求连接
3. 获取输入流
4. 获取输出流
5. 关闭流,关闭Socket
也可以说：
Ø 1. 创建服务器ServerSocket，在创建时，定义ServerSocket的监听端口(在这个端口接收客户端发来的消息)。
Ø 2. ServerSocket调用accept()方法，使之处于阻塞状态。
Ø 3. 创建客户端Socket，并设置服务器的IP及端口。
Ø 4. 客户端发出连接请求，建立连接。
Ø 5. 分别取得服务器和客户端Socket的InputStream和OutputStream。
Ø 6. 利用Socket和ServerSocket进行数据传输。
Ø 7. 关闭流及Socket
双向通信_实现单次请求与响应---客户端
双向通信_实现单次请求与响应---服务器端
两台电脑可以进行简单的单次双向通信
TCP协议的Socket编程_双向通信_实现模拟用户登录
双向通信用户登录的示意图：
用户登录的过程客户端与服务器的功能如下
客户端：1.创建Socket对象
2. 获取输出流（对象流）
3. 创建User对象，将封装后的对象发送服务器 4. 获取输入流（数据流）
5. 关闭流，关闭Socket
功能：发送用户的信息接收服务器的响应
服务器端：1. 创建ServerSocket对象
2. 获取输入流
3. 对用户名和密码进行验证
4. 获取输出流
5. 关闭流
功能：接收客户端的请求和响应客户端
客户端与服务器端单次聊天的缺点是：
只能客户端先发送数据，然后才能接收数据，如果不发就 收不到,(接收和发送是在一个线程中实现的)不符合实际情况
单次聊天的缺点的解决方案是
① 多次聊天可以使用循环来解决
② 先发后收的问题可以使用线程来解决，一个接收数据的线 程，一个发送数据的线程
实现群聊的原理是：
客户端创建接收和发送的线程。
服务器端创建多个客户端路径的线程
使用集合实现转发效果。
群聊实现的步骤为：
客户端：1.创建Socket对象
2. 创建发送的线程类对象
3. 创建接收的线程类对象
4. 创建Thread类对象并启动线程
5. 关闭流
服务器端：1. 创建集合对象，存储每一个连接进来的客户端
2. 创建ServerSocket对象
3. 监听客户端是否有客户端连接
4. 创建线程类的对象
5. 添加到集合中
6. 启动线程
7. 关闭流
（缺少的示例程序后续会练习并补充）