java网络编程学习（一）

一 网络的分层

网络有两个分层方案，一种是传统的5层结构，另一种是ISO的7层结构

1 5层网络

（1）物理层

（2）数据链路层（PPP，Wifi，Ethernet）

（3）网络层（IP，ARP）

（4）传输层（TCP，UDP，ICMP）

（5）应用层（HTTP，FTP，SMTP，Ping，DNS）

2 7层网络

（1）物理层

（2）数据链路层（PPP，Wifi，Ethernet）

（3）网络层数据的表示、安全、压缩。（IP，ARP）

（4）传输层（TCP，UDP，ICMP）

（5）会话层（建立、管理、终止会话，在五层模型里面已经合并到了应用层）

（6）表示层（数据的表示、安全、压缩，在五层模型里面已经合并到了应用层。格式有，JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等。）

（7）应用层（HTTP，FTP，SMTP，Ping，DNS）

二 IPv4和IPv6

1 IPv4是使用4个字节数字表示的网络地址。一般写为点分四段的格式。

由于IPv4使用4个字节表示，因此，写成bit的形式是32个bit位。目前地址可以分为A、B、C、D、E五类地址。

A类地址：bit表示：0XXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX，子网掩码：255.0.0.0

B类地址：bit表示：10XXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX，子网掩码：255.255.0.0

C类地址：bit表示：110XXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX，子网掩码：255.255.255.0

D类地址：bit表示：1110XXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX，不区分网络地址和主机地址，用于组播

E类地址：bit表示：11110XXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX，不区分网络地址和主机地址，用于实验和测试

三 常用默认端口分配

echo：7

FTP数据传输：20

FTP指令传输：21

SSH：22

Telnet：23

SMTP：25

HTTP：80

四 Java中对应的IP地址类

Java中的java.net.InetAddress类是IP地址的抽象表示，Java中其他网络类都要使用这个类。

1 创建方法

（1）InetAddress address = InetAddress.getByName("www.baidu.com");

创建一个InetAddress对象，并建立与本地DNS服务器的连接来查找域名对应的IP地址，如果找不到对应的IP地址，则抛出UnknownHostException异常。

（2）InetAddress address = InetAddress.getByName("208.201.239.100");

System.out.print(address.getHostName());

使用字符串形式的IP地址创建一个InetAddress对象。在执行第一句的时候，并不会与本地DNS建立连接查询域名，在执行到第二句时才会查询。如果查询到域名，则第二句打印出域名，否则，打印出IP地址（不会抛出异常）。

（3）有时候一个域名会对应多个地址，如果需要得到所有地址，则

InetAddress[] addresses = InetAddress.getAllByName("www.baidu.com");

这个方法同样会抛出UnknownHostException。

（4）InetAddress address =  InetAddress.getLocalHost()；

该方法尝试连接DNS获取本地主机的域名和IP地址，当获取失败后，该地址返回回送地址（localhost/127.0.0.1）。

（5）InetAddress address = InetAddress.getByAddresss(byte[] addr)

          InetAddress address = InetAddress.getByAddresss(String hostname,byte[] addr)

以上两个方法的addr参数要求传入一个字节数组（表示IP地址），由于Java中没有无符号字节，所以在传入大于127的数字时，需要将其强制转换为byte。

这两个方法不会尝试连接DNS服务器，只有在参数的格式出现异常时，才会抛出unknowHostExcepiton。

2 安全性问题

有些网络中不允许本地主机查询外部DNS服务器，认为这是一种不安全的操作。因此获取InetAddress对象前，可以使用一下方法测试存储目标地址的DNS是否可达。

SecurityManager.checkConnect(String hostname, int port);

3 InetAddress查询方法

public String getHostname(); //获取主机名，如果本地有缓存就直接使用，否则查询DNS

public String getCanonicalHostName();//获取主机名，每次都查DNS

pulbic byte[] getAddress();//获取主机IP地址

public String getHostAddress();//获取主机IP地址

4 测试可达性（由于路由器、代理服务器、防火墙等因素，导致本地主机与目标主机之间无法建立网络连接）

public boolean isReachable(int timeout) throws IOException

pulbic boolean isReachable(NetworkInterface interface, int ttl, int timeout) throws IOException

5 Object方法

（1）public boolean equals(Object o)

如果两个InetAddress对象具有相同的IP地址，则两个对象相等（不考虑主机名是否相等）。

（2）public int hashCode()

与equals()方法相同，该方法根据主机的IP地址生成hash值。

（3）public String toString()

返回格式为：主机名/点分四段地址

五 URL和URI

1 区别

URI称为统一资源标识符，可以使用网络位置标识资源，也可以由资源的名字、编号或者其他特性来标识资源。（侧重对资源的标识）

URL是一种最常见的URI，它可以唯一的标识资源在Internet上的位置，是对网络资源定位和获取的最简单的方法。（侧重对资源网络位置的定位和获取）

2 URL语法

protocal://userinfo@host:port/path?query#fragmet

protocal标识协议，如Http，Https，Ftp

query表示查询，常用的地方在表单提交

fragment表示片段定位，如Html中的锚和XML中的XPointer。

3 创建URL对象

（1）使用字符串构造URL

URL u = new URL("http://www.audubon.org/");

该方法尝试使用参数中的字符串构造一个URL，如果由于某些原因（协议不支持，或格式错误）无法构造，则抛出MalformedURLException

（2）通过指定协议、主机名、文件名构造URL

URL u = new URL("http","www.eff.org","/blueribbon.html#intro");

该方法使用协议参数对应的默认端口连接资源，构造失败时也会抛出MalformedURLException。此处应该注意的是，最后一个参数应该以“/”开头，表示文件路径。

当然也可以手动指定端口号

URL u = new URL("http","www.eff.org",8080，"/blueribbon.html#intro");

4 从URL中获取数据

（1）InputStream in = url.openStream();

该方法在服务器和客户端之间完成必要的握手，并返回一个InputStream。该方法将目标资源当做文本来处理，得到原始的内容。

这种方法的问题是，它无法确定目标资源的种类，将目标资源当做文本处理；此外它读取不到Http首部或者与协议相关的其他信息，因此无法确定目标文件的编码格式。

（2）URLConnection uc = url.openConnection();

  InputStream in = uc.getInputStream();

这种方式可以访问服务器发出的所有数据，除了原始的文档本身外，还可以访问这个协议指定的所有元数据；此外，这种方法还指出向服务器写数据，例如发送邮件、提交表单等。

该方法还提供了一个重载版本，可以指定通过哪个代理服务器传递连接。

public URLConnection openConnection(Proxy proxy) throws IOException;

（3）Object o = url.getContent();

这种方法获取由URL引用的数据，尝试由它建立某种类型的对象。

例如，如果URL指向某种文本，则返回InputStream，如果指向图像，则返回ImageProducer。

（4）URL u  = new URL("http://www.nwu.org");

           Class<?> types = new Class[3];

           types[0] = String.class;

           types[1] = Reader.class;

           types[2] = InputStream.class;

           Object o = u.getContent(types);

这种方式相当于定义了一种优先级，getContent()方法首先尝试使用String.class返回，如果不可以，则选择Reader.class返回，以此类推。

方法（3）（4）返回Object对象之后，都应该使用instanceof来检查返回对象的类型。

if(o instanceof String){}

else if(o instanceof Reader){}

else if(o instanceof InputStream){}

else{}

5 获取Url的其他属性

public String getProtocal() //获取协议类型

public String getHost() //返回主机名

public int getPort() //返回指定的端口号，如果没有指定端口号，则返回-1

public int getDefaultPort() //如果URL中没有指定端口，则该函数返回协议对应的默认端口，如果没有为这个协议定义默认端口，则返回-1

public String getFIle() //返回URL的文件路径

public String getPath() //返回URL文件路径（与getFile()不同，它的返回值不包含查询字符串）

public String getRef() //返回URL的片段标识部分（#），没有片段标识部分返回null

public String getQuery() //返回URL查询部分

public String getUserInfo //返回URL中的用户名、口令信息

public String getAuthority() //返回授权机构

6 相等性和比较

（1）URL类的equals()方法和hashCode()方法，要求两个URL对象有相同的主机、端口、路径资源、片段标识符和查询字段时，才相等。（equals()方法尝试查询DNS服务器来判断两个主机是否相等，所以，equals()方法可能被阻塞）.

（2）URL没有实现Comparable接口。

（3）URL有一个sameFile(URL u)方法，基本上与equals()方法相同，但是它不考虑片段标识符。

7 URLEncoder和URLDecoder

发明Web时Unicode还没有普及，所以URL中使用的字符必须来自ASCII的一个固定子集，包括大小写字符、数据、一部分标点符号。

URL中除了上述字符外的其他字符，需要进行URL编码。

String encoded = URLEncoder.encode("THis Strng has space", "UTF-8"); //将字符串进行URL编码

Strign decoded = URLDecoder.decode("This%20String%20has%20space", "UTF-8");//将字符串进行URL解码

六 代理

许多系统通过代理服务器访问Internet上的资源。代理服务器可以提高内网主机访问外网的安全性和性能。

基于URL类的Java程序可以使用大多数常见的代理服务器和协议。

（1）设置代理的方式：启动程序时使用-D选项，如 java -Dhttp.proxyHost=192.168.254.254 -Dhttp.proxyPort=9000

或者在代码中设置，如

System.setProperty("http.proxyHost", "192.168.254.254");

System.setProperty("http.proxyPort", "9000");

如果希望一台主机不被代理，则设置http.nonProxyHosts属性，使用“|”将多台主机隔开。也可以使用通配符，设置某个域内的所有主机都不使用代理。

（2）上面设置代理的方式是全局的代理设置，Proxy类可以实现Java对代理服务更加细粒度的控制，允许为不同的远程主机选择不同的代理。

Proxy类有三种代理：

Proxy.Type.DIRECT

Proxy.Type.HTTP

Proxy.Type.SOCKS

创建一个代理服务器

SocketAddress address = new InetSocketAddress("proxy,example.com", 80);

Proxy proxy = new Proxy(Proxy.Type.HTTP, address);

使用代理服务器：

URL u = new URL("http://www.baidu.com");

URLConnection con = new URLConnection(proxy);

（3）使用ProxySelector类，根据系统属性和URL协议，决定通过不同代理连接不同的主机。