java网络编程基础

网络传输协议

InetAddress类

Socket类理解:

Socket常用方法

基于TCP的socket编程

基于UDP的socket编程

URL编程

总结

java网络编程

java天生就是支持网络的一种语言。java提供的网络类库，可以很容易的实现网络连接，而联网的底层细节被隐藏在java的本地安装系统里面，由JVM进行控制，java实现了跨平台的网络库，因此程序员面对的是一个统一的网络编程环境。

网络编程的两个问题：

1 如何准确的定位网络上一台或多台主机

2 如何可靠而且高效的进行数据传输。

IP地址和端口号

IP地址:唯一的标识Internet上的计算机

IP的两种表示方式：hostAddress 主机地址（俗称IP）

hostName 主机名（俗称域名）域名需要DNS域名服务器进行解析成IP地址，进行范围。

注 本地的回环地址：127.0.0.1 本地主机名：localhost

【了解】当浏览器发出域名的请求后，首先查找本地hosts，目录如下C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts，查看是否有输入的域名地址，没有的话，再通过DNS服务器，解析域名，访问主机。

端口号：标识正在计算机上运行的程序。

1，不同的程序有不同的端口号；

2，端口号被规定为一个十六位的整数，0~65535。其中0~1023【Well-Known-Ports】被预先定义的服务通信占用（Mysql 占用3306，http占用80等）除非我们需要访问这些特定的服务，否则，我们就应该使用1024~65535【Dynamic Ports】这些端口中的某一个端口进行通信，以免发生端口冲突。

端口号和IP地址的组合得出一个网络套接字。

mysql:3306 tomcat:8080; ftp:21

http:80 oral:1521; telnet:23 ssh:22

java中的InetAddress类

• InetAddress:位于java.net包下

  • 1.InetAddress类用来代表IP地址。一个InetAdress的对象就代表着一个具体的IP地址

  • 2.如何创建InetAddress的对象：InetAddress类的静态方法，

getByName(String host)

• 3.getHostName(): 获取IP地址对应的域名

getHostAddress():获取IP地址

InetAddress类没有提供对外的构造器，通常是通过如下的两个方法获取InetAddress类的实例。

getByName(String host) 在给定主机名的情况下确定IP地址，并返回InetAddress类的实例。参数可以是域名或者IP的字符串形式。

getByAddress(byte[] address) 在给定IP地址的情况下返回InetAddress类的实例。

getLocalHost(）返回本地主机的InetAddress类的一个实例。

---

getHostAddress() 返回主机 IP地址的字符串形式。

getHostName() 返回主机 域名的字符串形式

isReachable(int timeout)在 timeout（毫秒）时间内，该主机是否可以访问。

getCanonicalHostName() 返回该主机的完全限定名 字符串形式。

数据传输封装模型：

网络传输通信协议

网络通信协议是一种标准，用来规范对传输速率，传输代码，代码结构，传输控制步骤，出错控制等。

通信协议的分层思想：

节点之间的联系很复杂，在制定协议的时候，把复杂的成分分解成若干个简单的成分，然后再将其复合起来。而最常用的复合方式是

层次方式，即同层之间可以通信，上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系，各层之间互不影响，利于系统的开发和拓展。

基于对以上通信协议的认识，在传输层协议中两个最常用的协议：

1传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）

2用户数据包协议 UDP（User Datagram Protocol)

TCP协议：

使用TCP协议前，必须先建立TCP连接，形成传输数据通道

传输前，采用“三次握手”的方式，可靠性高

TCP协议进行通信的两个应用进程 客户端 & 服务器端

在连接中可以进行大数据量的传输

传输完毕，需要释放已经建立的链接，效率低

UDP协议：

将数据，源，目的封装成数据包，不需要建立连接

每个数据包的大小限制在64k内

因为无需连接，故而不可靠

发送数据包结束时，无需释放资源，速度快。

Socket 理解：

Socket是一组端口号与IP地址的组合。

利用Socket开发网络应用程序已被广泛采用，故而成为一种标准。

通信的两端都要有Socket。

网络通信其实就是Socket之间的通信。

Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket之间通过IO传输。

一般主动发起通信的应用程序属于客户端Client，等待通信请求的一端数据服务器端Server。

基于Socket的TCP编程流程:

Socket类的常用方法

InetAddress getLocalAddress() 返回本地Socket中的InetAddress 对象。InetAddress getInetAddress()  返回对方Socket 中的InetAddress 对象。int getLocalPort() 返回本地Socket 中的端口int getPort() 返回对方Socket 中的端口void close() throws IOException 关闭Socket，不可在以后的网络链接中使用，除非创建新的SocketInputStream getInputStream() throws IOException 获取与Socket相关联的字节输入流，用于从Socket中读数据。OutputStream getOutputStream() throws IOException 获取与Socket相关的字节输出流，用于从Socket中写入数据。

基于Socket的TCP编程

1创建Socket:根据指定服务器的ip和端口构造Socket类对象。若服务器端响应，则建立客户端到服务器的通信线路，若连接失败，则出现异常。

2 打开连接到Socket的输入/输出流：使用 Socket对象的

getInputStream()方法获得输入流，使用getOutputStream()方法获得输出流。

3，按照一定的协议对Socket进行读写操作：通过输入流读取服务器放入线路的信息（但不能读取自己放入线路的信息），通过输出流将信息写入线路。

4，关闭Socket，断开客户端到服务端的连接，释放线路。

具体实现的部分代码：

客户端程序可以使用Socket类创建对象，创建的同时会自动向服务器方发起连接。
Socket的构造方法是：Socket(String host,int port)throws UnknownHostException,IOException
向服务器(域名是host。端口号为port)发起TCP连接，若成功，则创建Socket对象，否则抛出异常。
Socket(InetAddress address,int port)throws IOException：根据InetAddress对象所表示的IP地址以及端口号port发起连接。 客户端建立Socket对象的过程就是向服务器发出套接字连接请求
Socket s = new Socket(“192.168.40.165”,9999);
OutputStream out = s.getOutputStream(); out.write(“hello”.getBytes());

s.close();

服务器端四个基本的步骤：

1，调用 ServerSocket(int port) ：创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。用于监听客户端的请求。此时如下代码可能发生IOException异常。ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);2，调用 accept()：监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字对象。接受客户的套接字也容易发生IOException异常。注意accept()方法返回一个Socket对象，但是这个方法不会立刻返回，该方法会阻塞服务器端当前线程的执行，直到客户端请求建立 套接字连接 。Socket s = ss.accept (); 注：ServerSocket 对象可以调用setSoTimeout(int timeout)方法设置超时值（单位毫秒），当ServerSocket对象调用accept()方法阻塞的时间一旦超过 timeout 就会出发 SocketTimeOutException3，调用Socket类对象的getOutputStream() 和 getInputStream ()获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。InputStream in = s.getInputStream();byte[] buf = new byte[1024];int len;while((len = in.read(buf)) != -1){String str = new String(buf,0,len);System.out.print(str)}4，关闭ServerSocket和Socket对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。in.close();s.close(); ss.close();

备注：

ServerSocket 对象负责等待客户端请求建立套接字连接，也就是说，服务器必须事先建立一个等待客户请求，才建立套接字连接的ServerSocket对象。 所谓“接收”客户的套接字请求，就是accept()方法会返回一个 Socket 对象注意：

需要注意的是，从套接字连接中读取数据与从文件中读取数据有着很大的不同，尽管二者都是输入流，从文件中读取数据时，所有的数据都已经存在文件中，而使用套接字连接时，可能存在另一端的数据发送过来之前，就已经开始试着读取了，这就会堵塞本线程，直到该读取方法成功读取到信息，本线程才继续执行后续的操作。

建立连接之后，服务器端 套接字对象 可以调用getInetAddress(）方法获取一个包含客户端IP的InetAddress对象。同样客户端也可以调用getInetAddress()方法返回一个包含服务器端IP的InetAddress对象。

套接字对象调用close()方法可以关闭双方的套接字连接对象的时候，只要一方关闭连接，就会导致对方发生IOException异常。

UDP网络通信

类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。 UDP数据报通过 数据报套接字 DatagramSocket 发送和接收，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。 DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。 UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接

UDP传输流程： 1，创建DatagramPacket对象，DatagramPacket类将数据打包，创建的DatagramPacket对象称为数据报，其构造器如下：

DatagramPacket(byte[] data,int len,InetAddress add, int port)

DatagramPacket(byte[],int offset,int length,InetAddress add,int port)

数据包对象包含以下特征：1，含有data数组指定的数据2，该数据包将发送到目标地址是add，目标端口号是port的主机上，其中第二个构造器创建的数据包对象含有数据data从offset开始指定长度的数据。

备注：DatagramPacket对象调用

public int getPort()方法获取数据报的目标端口号，

public InetAddress getAddres()方法获取目标地址

public byte[] getData()方法获取数据报中的数据。

2创建DatagramSocket对象，该对象负责发送数据报。

调用DatagramSocket类的无参构造器，如下

DatagramSocket mailOut = new DatagramSocket();

mailOut.send(package); 3创建DatagramSocket对象，负责接收数据报报DatagramSocket mailIn = new DatagramSocket(int port);

其中参数必须与待接收的数据报的端口号相同。

4创建待接收的数据报DatagramPacket对象，

调用其如下构造器建立数据包：DatagramPacket (byte[] data,int length);数据报将接受长度是length的数据放入byte数组data中。

byte[] data = new data[1024];

int length = 90;

DatagramPacket inpacket = new DatagramPacket(data,length);

5,调用DatagramSocket对象的receive(DatagramPacket inpacket)方法。

mailIn.receive(inpacket);注：receive()方法可能会阻塞线程，直到收到数据报datagrampacket。数据报对象可以调用getPort()方法获取所接收的数据报从远程主机的哪个端口发出，即数据包的始发端口号，同理，调用getInetAddress()方法可以获取数据包的始发地址。数据包长度不要超过8192KB。

处理接收的数据：

String str = new String(inPacket.getData(),0,inPacket.getLength());

System.out.println(str);

6关闭Socket对象

注意：发送端与接收端是两个独立的运行程序，线程独立。

URL编程

URL的基本构成：

<传输协议>://<主机名>:<端口号>/<文件名>例如： http://192.168.1.100:8080/helloworld/index.jsp

为了表示URL，java.net 中实现了类 URL。我们可以通过下面的构造器来初始化一个 URL 对象： public URL (String spec)：通过一个表示URL地址的字符串可以构造一个URL对象。

例如：URL url = new URL ("http://www. atguigu.com/"); public URL(URL context, String spec)：通过基 URL 和相对 URL 构造一个 URL 对象。例如：URL downloadUrl = new URL(url, “download.html")public URL(String protocol, String host, String file);例如：new URL("http", "www.atguigu.com", “download. html");public URL(String protocol, String host, int port, String file);例如: URL gamelan = new URL("http", "www.atguigu.com", 80, “download.html");

类URL的构造方法都声明抛出非运行时异常，必须要对这一异常进行处理，通常是用 try-catch 语句进行捕获。 一个URL对象生成后，其属性是不能被改变的，但可以通过它给定的方法来获取这些属性：

public String getProtocol()     获取该URL的协议名public String getHost()           获取该URL的主机名public String getPort()            获取该URL的端口号public String getPath()           获取该URL的文件路径public String getFile()             获取该URL的文件名public String getQuery()        获取该URL的查询名InputStream openStream()：①打开到此URl的连接，返回从该连接读入的InputStream。URLConnection openConnection() :返回与URL的连接对象

若希望输出数据，例如向服务器端的 CGI （公共网关接口Common Gateway Interface 的简称，是用户浏览器和服务器端的应用程序进行连接的接口）程序发送一些数据，则必须先与URL建立连接，然后才能对其进行读写，此时需要使用 URLConnection 。
URLConnection：表示到URL所引用的远程对象的连接。

与一个URL建立连接时，首先要在一个 URL 对象上通过方法 openConnection() 生成对应的 URLConnection 对象。
如果连接过程失败，将产生IOException
URL netchinaren = new URL (“http://www.atguigu.com/index.shtml“); URLConnectonn con = netchinaren.openConnection( );
通过URLConnection对象获取的输入流和输出流，即可以与现有的CGI程序进行交互。

public Object getContent( ) throws IOExceptionpublic int getContentLength( )public String getContentType( )public long getDate( )public long getLastModified( )public InputStream getInputStream( )throws IOExceptionpublic OutputSteram getOutputStream( )throws IOException

总结

位于网络中的计算机具有唯一的IP地址，这样不同的主机可以互相区分。 客户端－服务器是一种最常见的网络应用程序模型。
服务器是一个为其客户端提供某种特定服务的硬件或软件。客户机是一个用户应用程序，用于访问某台服务器提供的服务。
端口号是对一个服务的访问场所，它用于区分同一物理计算机上的多个服务。
套接字用于连接客户端和服务器，客户端和服务器之间的每个通信会话使用一个不同的套接字。
TCP协议用于实现面向连接的会话。Java 中有关网络方面的功能都定义在 java.net 程序包中。
Java 用 InetAddress 对象表示 IP 地址，该对象里有两个字段：主机名(String) 和 IP 地址(int)。
类 Socket 和 ServerSocket 实现了基于TCP协议的客户端－服务器程序。
Socket是客户端和服务器之间的一个连接，连接创建的细节被隐藏了。这个连接提供了一个安全的数据传输通道，这是因为 TCP 协议可以解决数据在传送过程中的丢失、损坏、重复、乱序以及网络拥挤等问题，它保证数据可靠的传送。
类 URL 和 URLConnection 提供了最高级网络应用。URL 的网络资源的位置来同一表示 Internet 上各种网络资源。通过URL对象可以创建当前应用程序和 URL 表示的网络资源之间的连接，这样当前程序就可以读取网络资源数据，或者把自己的数据传送到网络上去。