Java 网络编程总结

本文出自：http://blog.csdn.net/dt235201314/article/details/71480961

欢迎Star（updating）：https://github.com/JinBoy23520/CoderToDeveloperByTCLer

一丶慨述

本该是上周就应整理的文章现在才整理，类容太多，要学的太多。

博客参考内容：

视屏教程：韩顺平 Java 从入门到精通（Socket 半双工通信Demo）

 慕课网：Android中的http通信（http://www.imooc.com/learn/304 ）

本文内容：

1.Java网络相关基本概念

2.HttpURLConnection实现网址，图片，网址代码显示，Socket 实现半双工通讯。

效果演示：

Socket 半双工通信Demo

HttpURLConnectionDemo

二丶正文

1.常见的一些概念

OSI（先上入门到放弃版）

 大学可是计算机专业，但是这是什么鬼？通信班学的吧？单看图也是蒙逼的。只知道这是互联网的七层架构

ISO百度链接：点击打开链接

CSDN博文：OSI七层模型详解

一些相关名词介绍：

url ：百度百科（点击打开链接）网络访问文件的唯一标志地址。

IP：百度百科（点击打开链接）协议规定的统一的地址格式，网络给主机分配的逻辑层地址

http：百度百科（点击打开链接）超文本传输协议

https:是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版

TCP/IP协议：百度百科（点击打开链接）传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议

UDP协议：百度百科（点击打开链接）全称是用户数据报协议

.....在写下去就晕了，网络发展史还是挺有意思的，感兴趣的可以看看，自己也可百度

看完上图不要害怕，全部搞懂那一定是大神，路漫漫其修远兮。我们呢得从基础开始

先看视频教程，上面提到的慕课网内容：

先说说观看上面视频的一些看法，在讲述http协议相关内容，响应头之类的是应用浏览器的开发工具network的监测返回讲解，比起其他文字图文的解说更有说服力，另一方面是带着简单服务器一起讲得，get post 请求更详细，有日常开发过程的感觉。可惜的是开发工具使用的Eclipse，而我使用Android studio整理这系列教程，Android Studio不支持服务器端，所以，服务器部分没有搭建，不能完整提供源码，也只是看完视频而没有敲完代码。大家有兴趣可以看一下这个视频，挺好的。

TCP/IP协议三次握手与四次握手（面试相关，之前也就记得7,4,3）（点击打开链接）

直接贴过来

一、TCP报文格式 
  TCP/IP协议的详细信息参看《TCP/IP协议详解》三卷本。下面是TCP报文格式图： 
 
图1 TCP报文格式 
  上图中有几个字段需要重点介绍下： 
  （1）序号：Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。 
  （2）确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。 
  （3）标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下： 
  （A）URG：紧急指针（urgent pointer）有效。 
  （B）ACK：确认序号有效。 
  （C）PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。 
  （D）RST：重置连接。 
  （E）SYN：发起一个新连接。 
  （F）FIN：释放一个连接。 
需要注意的是： 
  （A）不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。 
  （B）确认方Ack=发起方Req+1，两端配对。  
二、三次握手 
  所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下图所示： 
 


图2 TCP三次握手 
  （1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。 
  （2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。 
  （3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。 
  SYN攻击： 
  在三次握手过程中，Server发送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接（half-open connect），此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不断重发直至超时，这些伪造的SYN包将产时间占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的方式非常简单，即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使用如下命令可以让之现行： 
  #netstat -nap | grep SYN_RECV 
三、四次挥手 
三次握手耳熟能详，四次挥手估计就，所谓四次挥手（Four-Way Wavehand）即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发，整个流程如下图所示： 




图3 TCP四次挥手 
  由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭，上图描述的即是如此。 
（1）第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。 
  （2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。 
（3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。 
  （4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。 
  上面是一方主动关闭，另一方被动关闭的情况，实际中还会出现同时发起主动关闭的情况，具体流程如下图：

图4 同时挥手 
  流程和状态在上图中已经很明了了，在此不再赘述，可以参考前面的四次挥手解析步骤。 
四、附注 
  关于三次握手与四次挥手通常都会有典型的面试题，在此提出供有需求的XDJM们参考： 
  （1）三次握手是什么或者流程？四次握手呢？答案前面分析就是。 
  （2）为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？ 
  这是因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。

HTTP请求
Http请求由三部分组成，分别是：请求行、消息报头、请求正文。
请求行以一个方法符号开头，以空格分开，后面跟着请求的URI和协议的版本号，格式如下：Method Request-URI HTTP-Version CRLF
其中Method表示请求的方法；Request-URI是一个统一资源标识符；HTTP-Version标识请求的HTTP协议版本；CRLF表示回车和换行（除了作为结尾的CRLF之外，不允许出现单独的CR或LF字符）。

请求方法（所有方法全为大写）有多种，各个方法解释如下：

GET 请求获取Request-URI所标识的资源
POST 在Request-URI所标识的资源后附加新的数据
HEAD 请求获取由Request-URI所标识的资源的响应消息报头
PUT 请求服务器存储一个资源，并用Request-URI作为其标识
DELETE 请求服务器删除Request-URI所标识的资源
TRACE 请求服务器回送收到的请求信息，主要用于测试或诊断
CONNECT 保留将来使用
OPTIONS 请求查询服务器的性能，或者查询与资源相关的选项和需求

应用举例：
GET方法：在浏览器的地址栏输入网址的方式访问网页时，浏览器采用GET方法向服务器获取资源，eg:GET/form.html HTTP/1.1(CRLF)
POST方法：要求被请求服务器接受负载请求后面的数据，常用于提交表单。

HTTP响应

在接收和解释请求消息后，服务器返回一个HTTP响应消息。
HTTP响应也是由三个部分组成，分别是：状态行、消息报头、响应正文。
状态行格式如下：
HTTP-Version Status——Code Reason-Phrase CRLF
其中，HTTP-Version标识服务器HTTP协议的版本；Status-Code标识服务器发回的响应状态代码；Reason-Phrase表示状态代码的文本描述。
状态代码有三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，且有五种可能取值： 
1xx：指示信息–表示请求已接收，继续处理 
2xx：成功–表示请求已被成功接收、理解、接受 
3xx：重定向–要完成请求必须进行更进一步的操作 
4xx：客户端错误–请求有语法错误或请求无法实现 
5xx：服务器端错误–服务器未能实现合法的请求

常见状态代码、状态描述、说明： 
200 OK //客户端请求成功 
400 Bad Request //客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解 
401 Unauthorized //请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用 
403 Forbidden //服务器收到请求，但是拒绝提供服务 
404 Not Found //请求资源不存在，eg：输入了错误的URL 
500 Internal Server Error //服务器发生不可预期的错误 
503 Server Unavailable //服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常 
eg：HTTP/1.1 200 OK （CRLF）

HTTP1.0和HTTP1.1区别
HTTP/1.0 每次请求都需要建立新的TCP连接，连接不可复用。 
HTTP/1.1 新的请求可以在上次请求建立的TCP连接之上发送，连接可以复用，优点是减少重复进行TCP三次握手的开销，提高效率。 
HTTP/1.1 在Request消息头里多了一个HOST域，HTTP1.0则没有这个域。HOST：www.w3.org 
HTTP1.1 增加了OPTIONS，PUT，DELETE，TRACE，CONNECT这些Request方法。

三丶到此别再说了，我要看应用，看代码

HttpURLConnectionDemo

主Activity：

/** * <pre> *     author : JinBiao *     CSDN : http://my.csdn.net/DT235201314 *     time   : 2017/05/09 *     desc   : 演示HttpURLConnect Get请求获取网页，图片，图片代码 *     version: 1.0 * </pre> */public class HttpURLConnectionActivity extends Activity implements View.OnClickListener {    private Button bt_tobaidu, bt_getimage, bt_tobaiduhtml;    private WebView wb_tobaidu;    private TextView tv_tobaiduhtml;    private ImageView iv_getimage;    private Bitmap bitmap;    private String detail = "";    private final static String PIC_URL = "http://d.hiphotos.baidu.com/image/pic/item/b03533fa828ba61e0bd9f7ef4534970a304e593e.jpg";    private final static String HTML_URL = "https://www.baidu.com/";    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.httpurlconnectionactivity);        bt_tobaidu = (Button) findViewById(R.id.bt_tobaidu);        bt_getimage = (Button) findViewById(R.id.bt_getimage);        bt_tobaiduhtml = (Button) findViewById(R.id.bt_tobaiduhtml);        wb_tobaidu = (WebView) findViewById(R.id.wb_tobaidu);        tv_tobaiduhtml = (TextView) findViewById(R.id.tv_tobaiduhtml);        iv_getimage = (ImageView) findViewById(R.id.iv_getimage);        bt_tobaidu.setOnClickListener(this);        bt_getimage.setOnClickListener(this);        bt_tobaiduhtml.setOnClickListener(this);    }    // 用于刷新界面    private Handler handler = new Handler() {        public void handleMessage(android.os.Message msg) {            switch (msg.what) {                case 0x001:                    wb_tobaidu.setVisibility(View.GONE);                    tv_tobaiduhtml.setVisibility(View.GONE);                    iv_getimage.setVisibility(View.VISIBLE);                    iv_getimage.setImageBitmap(bitmap);                    Toast.makeText(HttpURLConnectionActivity.this, "图片加载完毕", Toast.LENGTH_SHORT).show();                    break;                case 0x002:                    wb_tobaidu.setVisibility(View.GONE);                    iv_getimage.setVisibility(View.GONE);                    tv_tobaiduhtml.setVisibility(View.VISIBLE);                    tv_tobaiduhtml.setText(detail);                    Toast.makeText(HttpURLConnectionActivity.this, "HTML代码加载完毕", Toast.LENGTH_SHORT).show();                    break;                case 0x003:                    tv_tobaiduhtml.setVisibility(View.GONE);                    iv_getimage.setVisibility(View.GONE);                    wb_tobaidu.setVisibility(View.VISIBLE);                    wb_tobaidu.loadDataWithBaseURL("", detail, "text/html", "UTF-8", "");                    Toast.makeText(HttpURLConnectionActivity.this, "网页加载完毕", Toast.LENGTH_SHORT).show();                    break;                default:                    break;            }        }        ;    };    public void tobaidu() {        new Thread() {            public void run() {                try {                    detail = GetData.getHtml(HTML_URL);                } catch (Exception e) {                    e.printStackTrace();                }                handler.sendEmptyMessage(0x003);            }        }.start();    }    public void getimage() {        new Thread() {            public void run() {                try {                    byte[] data = GetData.getImage(PIC_URL);                    bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0, data.length);                } catch (Exception e) {                    e.printStackTrace();                }                handler.sendEmptyMessage(0x001);            }        }.start();    }    public void tobaiduhtml() {        if ("".equals(detail)) {            Toast.makeText(HttpURLConnectionActivity.this, "先请求网页~", Toast.LENGTH_SHORT).show();        } else {            handler.sendEmptyMessage(0x002);        }    }    @Override    public void onClick(View v) {        switch (v.getId()) {            case R.id.bt_tobaidu:                tobaidu();                break;            case R.id.bt_getimage:                getimage();                break;            case R.id.bt_tobaiduhtml:                tobaiduhtml();                break;        }    }}

get数据处理

** * <pre> *     author : JinBiao *     CSDN : http://my.csdn.net/DT235201314 *     time   : 2017/05/09 *     desc   : get请求获取图片网络数据 *     version: 1.0 * </pre> */public class GetData {    // 定义一个获取网络图片数据的方法:    public static byte[] getImage(String path) throws Exception {        URL url = new URL(path);        HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();        // 设置连接超时为5秒        conn.setConnectTimeout(5000);        // 设置请求类型为Get类型        conn.setRequestMethod("GET");        // 判断请求Url是否成功        if (conn.getResponseCode() != 200) {            throw new RuntimeException("请求url失败");        }        InputStream inStream = conn.getInputStream();        byte[] bt = StreamTool.read(inStream);        inStream.close();        return bt;    }    // 获取网页的html源代码    public static String getHtml(String path) throws Exception {        URL url = new URL(path);        HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();        conn.setConnectTimeout(5000);        conn.setRequestMethod("GET");        if (conn.getResponseCode() == 200) {            InputStream in = conn.getInputStream();            byte[] data = StreamTool.read(in);            String html = new String(data, "UTF-8");            return html;        }        return null;    }}

数据读取

/** * <pre> *     author : JinBiao *     CSDN : http://my.csdn.net/DT235201314 *     time   : 2017/05/09 *     desc   : 从流中读取数据 *     version: 1.0 * </pre> */public class StreamTool {    public static byte[] read(InputStream inStream) throws Exception {        ByteArrayOutputStream outStream = new ByteArrayOutputStream();        byte[] buffer = new byte[1024];        int len = 0;        while ((len = inStream.read(buffer)) != -1) {            outStream.write(buffer, 0, len);        }        inStream.close();        return outStream.toByteArray();    }}

xml（略）

Socket 半双工通信Demo

服务端

/** * <pre> *     author : JinBiao *     CSDN : http://my.csdn.net/DT235201314 *     time   : 2017/05/02 *     desc   : 半双工通信演示服务端 *     version: 1.0 * </pre> */public class MyServer2 {    public static void main(String[] args) {        MyServer2 ms2 = new MyServer2();    }    public MyServer2() {        try {            //在9999端口上监听            System.out.println("服务器在9999监听。。。。");            ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);            //等待连接            Socket s = ss.accept();            //先接受客户端发来的信息            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(s.getInputStream());            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);            //向连接中写东西            PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(), true);            //接收从控制台输入的信息            InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(System.in);            BufferedReader br2 = new BufferedReader(isr2);            while (true) {                String infoFromClient = br.readLine();                System.out.println("客户发来" + infoFromClient);                if (infoFromClient.equals("bye")) {                    System.out.println("退出");                    s.close();                    break;                }                //接手从控制多台输送的信息                System.out.println("请输入你希望对客户端说的话");                String response = br2.readLine();                //把从控制台接受的信息会送到客户端                pw.println(response);            }        } catch (Exception e) {            // TODO: handle exception            e.printStackTrace();        }    }}

客户端

/** * <pre> *     author : JinBiao *     CSDN : http://my.csdn.net/DT235201314 *     time   : 2017/05/02 *     desc   : 半双工通信演示客户端 *     version: 1.0 * </pre> */public class MyClient2 {    public static void main(String[] args) {        // TODO Auto-generated method stub        MyClient2 my2 = new MyClient2();    }    public MyClient2() {        try {            //连接服务器，公司电脑ip在变，cmd里输入ipconfig查询            Socket s = new Socket("10.68.215.151", 9999);            PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(), true);            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);            InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(s.getInputStream());            BufferedReader br2 = new BufferedReader(isr2);            while (true) {                System.out.print("请输入你想对服务器说的话：");                //客户端从客户端接收                String info = br.readLine();                //然后发送给服务器                pw.println(info);                //退出对话                if (info.equals("bye")) {                    System.out.println("对话结束");                    s.close();                    break;                }                //接受从服务器发来的话                String res = br2.readLine();                System.out.println("服务器说" + res);            }        } catch (Exception e) {            // TODO: handle exception            e.printStackTrace();        }    }}

延伸阅读：Android网络请求心路历程（点击打开链接）

大神系列博客推荐：
coder-pig http系列：http://blog.csdn.net/zpj779878443/article/category/5102635

总结：Android工作后，直接接触的就是网络框架Volley，所以对基础得网络并不熟悉，通过学习，发现基本原理都是类似的，虽然以后开发还是会用框架，但对网络的学习会持续，听说下一个Android将用到的框架是rxjava + retrofit2.0 + mvp ，很是期待，看大神如何封装的，也是最近比较热门的框架组合，有机会再给大家分享。