java基礎學習筆記：一文帶你搞懂網絡編程

1. 網絡編程學習

1.1. 擴展知識點

1. 網絡協議OSI協議：網絡協議的劃分學習

1.2. 網絡協議那些事

1. 網絡協議按照5層劃分可以分為5層：物理層、數據鏈路層、網絡層，傳輸層，應用層。每一層都有一定的協議標準定義。
2. 物理層：物理層的協議是根據硬件傳輸數據的特性制定的協議，由于光纖，電線只能傳輸0和1二進制數字，物理層的協議有ISO2210,IEE802,IEE8022,這一層只傳輸二進制數據。
3. 數據鏈路層：數據鏈路層是對電信號用來分組的，比如物理層傳來一組數據0101010101001，我們可以把它8個分成一組，16個分成一組，剛開始時，各個公司都有自己的分組格式，后來國際上統一了標準，將一組電信號稱為一個數據包，或者叫一個幀，每一個數據幀分成報頭head和數據data兩部分。head包含18個字節，包含==發送者（源地址，6個字節）== ，==接收者（目標地址，6個字節)== ,數據類型（6個字節）data包含最短46個字節，最長1500個字節）
4. 數據鏈路層是對數據進行了簡單的封裝，用于方便傳輸數據，解析數據。但是當傳輸時有一個問題，當處于局域網時，也就是在同一個ip網關內的不同主機可以直接傳輸數據，但是如果不同網關的主機如何實現通信？==注意：在同一個網關內主機之間的通信是靠廣播的方式尋找對方的。== 不在同一個網關內，廣播就失效了。這就引出了網絡層的協議。
5. 網絡層：網絡層有IP協議，如果傳輸的數據不在同一個網關內，就要需要IP協議了，它是整個OSI協議的核心。只有通過配置IP才能準確獲得目標計算機的Mac地址。
6. 應用層：包含的協議就多了，包含HTTP協議，FTP協議，SMTP協議等。主要用于應用層開發。但是HTTP協議需要TCP協議的支持。

1.3. 應用之間通信

1. 需要對方的ip地址，
2. 需要對方應用的邏輯端口號，端口號要綁定應用。

1.4. 網絡編程類

1. InetAddress類

• 該類構造函數屬于private，不可以創建對象，但是里面有大量靜態方法。
• getlocalhost()獲取主機名+ip地址。
• getHostAddress()獲取ip地址
• getHostName()獲取主機名，里面的參數可以是任意的，可以是www.baidu.com,將會獲取百度服務器的ip地址和主機名。

1.5. UDP協議和TCP協議

1. UDP協議：無連接通信協議，無論對方是否在線，都可以發送，比如qq的離線發送。不過不安全，會丟數據，例如廣播產生卡頓等。好處是傳播速度快。消耗資源小。效率高。比如手機發短信，qq發消息。UDP協議會對傳輸數據大小進行限制，只能傳輸64kb
2. TCP協議：面向連接的通信協議，先建立連接，才能發送數據。安全性高，速度慢。連接必須經過三次握手。

1.6. UDP通信

1. 實現UDP協議的發送端：

• 實現封裝數據的類：java.net.DatagramPacket;將你的數據包裝起來
• 實現數據傳輸的類：java.net.DatagramSocket;將你的數據包發送出去。

1. 實現步驟：

• 創建DatagramPacket對象，封裝數據，接收的地址和端口
• 創建DatagrampSocket對象，
• 調用DatagrampSocket的send,發送數據包。
• 關閉資源。
• DatagramPacket構造方法：DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port);
• DatagramSocket構造方法：DatagramSocket()空參。send(DatagramPacket d);發送數據。
• 什么是套接字：==綁定了ip地址和端口號的網絡對象。==

 1public static void main(String[] args) throws IOException {
 2    //創建數據包對象，封裝要發送的數據，接收端Ip,端口號
 3    byte[] data="123udp".getBytes();
 4    //創建一個InetAddress對象，封裝自己的Ip地址
 5    InetAddress inetAddress =InetAddress.getByName("127.0.0.1");
 6    DatagramPacket dp =new DatagramPacket(data, data.length,inetAddress,8899);
 7    //創建DatagramSocket對象，
 8    DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket();
 9    datagramSocket.send(dp);
10    datagramSocket.close();
11}

1. 實現UDP接收端

• 實現封裝數據包 java.net.DatagramPacket  將數據接收
• 實現輸出傳輸 java.net.DatagramSocket  接收數據包

1. 實現步驟：

• 創建DatagramSocket對象，綁定端口號，要與發送的端口號一致。
• 創建字節數組，接收發來的數據。
• 創建數據包對象DatagrampPocket接收數據。
• 調用DatagrampSocket對象方法，receive(DatagramPacket, dp)接收數據，數據放在數據包中。
• 拆包，包含：發送端的IP,接收到的字節個數，發送端的端口號。拆包時，可以通過DatagramPacket獲取數據的長度getLength，然后打印該長度的數據。通過getAddress()獲取發送端的ip地址對象InetAddress,用getPort()獲取發送端的端口。發送端端口一般是操作系統指定的。
• 關閉資源。

 1public static void main(String[] args) throws IOException {
 2    //創建數據包傳輸對象，并綁定端口號
 3    DatagramSocket ds =new DatagramSocket(8899);
 4    //創建字節數組
 5    byte[] buf=new byte[1024];
 6    //創建數據包對象傳遞字節數組
 7    DatagramPacket dp =new DatagramPacket(buf, buf.length);
 8    //調用ds的receive傳遞數組
 9    ds.receive(dp);
10    String ip =dp.getAddress().getHostAddress();
11    int port =dp.getPort();
12    int length=dp.getLength();
13    System.out.println(new String(buf,0,length)+"..."+ip+"..."+port);
14    ds.close();
15}

1. 發送端實現不間斷的輸入發送數據

 1public static void main(String[] args) throws IOException {
 2      Scanner sc=new Scanner(System.in);
 3    DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket();
 4    InetAddress inetAddress =InetAddress.getByName("127.0.0.1");
 5    while(true){
 6        String message=sc.nextLine();
 7        byte[] data=message.getBytes();
 8        DatagramPacket dp =new DatagramPacket(data, data.length,inetAddress,8899);
 9        datagramSocket.send(dp);
10    }
11}

1. 實現永不停歇的接收端

 1public static void main(String[] args) throws IOException {
 2    //創建數據包傳輸對象，并綁定端口號
 3    DatagramSocket ds =new DatagramSocket(8899);
 4    //創建字節數組
 5    byte[] buf=new byte[1024];
 6    //創建數據包對象傳遞字節數組
 7    while(true){
 8        DatagramPacket dp =new DatagramPacket(buf, buf.length);
 9    //調用ds的receive傳遞數組
10        ds.receive(dp);
11           String ip =dp.getAddress().getHostAddress();
12        int port =dp.getPort();
13        int length=dp.getLength();
14            System.out.println(new String(buf,0,length)+"..."+ip+"..."+port);
15    }
16}

1.7. TCP通信

1. TCP通信和UDP通信大致相同，分為客戶端和服務端，但是TCP通信是需要先進行連接的，只有連接成功才能通信，不過TCP建立連接后，也就建立了IO流，可以通過IO流完成數據的傳輸。
2. TCP客戶端程序的類 java.net.Socket:構造方法有：Socket(String host,int port)用于傳遞服務器Ip和端口號。該構造方法只要運行就會和服務器連接，如果連接失敗就會拋出異常。
3. Socket類有兩個方法，getOutputStream(),返回類型是OutputStream(),返回套接字的輸出流：作用是將數據輸出，輸出到服務器。getInputStream(),返回套接字的輸入流，返回類型是InputStream.這些方法都是從Socket中獲取的，不是new出來的。

1public static void main(String[] args) throws IOException {
2    Socket socket=new Socket("120.27.60.73", 8899);
3    OutputStream outStream=socket.getOutputStream();
4    outStream.write("789456".getBytes());
5    socket.close();
6}

1. TCPServer端：表示服務器程序的類：java.net.ServerSocket,構造方法有：ServerSocket(int port)傳遞端口號，相當于監聽該端口號。
2. 一個很重要的事情是，由于多個客戶端向服務端傳值，服務端無法辨認是哪個客戶端發來的值，解決方法是：必須獲取客戶端的套接字對象Socket,用accept()方法獲取，返回類型是Socket

 1public static void main(String[] args) throws IOException {
 2    ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(8899);
 3    Socket socket=serverSocket.accept();
 4    InputStream inputStream=socket.getInputStream();
 5    byte[] buf=new byte[1024];
 6    int len=inputStream.read(buf);
 7    System.out.println(new String(buf,0,len));
 8    //服務器返回數據
 9    OutputStream out=socket.getOutputStream();
10    out.write("nihao".getBytes());
11    socket.close();
12    serverSocket.close();
13}

1.8. TCP通信圖片上傳服務器多線程解決方案

1. TCP通信圖片上傳客戶端代碼

• ==問題==：客戶端上傳圖片，客戶端可能有多個同時上傳，每次上傳圖片會傳遞一個Socket,多個上傳后會引起服務器端對Socket混亂，不知是誰的Socket對象。
• ==解決== ：多線程解決方案，每次傳來一個Socket對象，我們就為他開啟一個線程，這樣就不會造成混亂。

 1public class TCPClient {
 2    public static void main(String[] args) throws IOException{
 3        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8000);
 4        //獲取字節輸出流,圖片寫到服務器
 5        OutputStream out = socket.getOutputStream();
 6        //創建字節輸入流,讀取本機上的數據源圖片
 7        FileInputStream fis = new FileInputStream("c:\\t.jpg");
 8        //開始讀寫字節數組
 9        int len = 0 ;
10        byte[] bytes = new byte[1024];
11        while((len = fis.read(bytes))!=-1){
12            out.write(bytes, 0, len);
13        }
14        //給服務器寫終止序列
15        socket.shutdownOutput();
16
17        //獲取字節輸入流,讀取服務器的上傳成功
18        InputStream in = socket.getInputStream();
19
20        len = in.read(bytes);
21        System.out.println(new String(bytes,0,len));
22
23        fis.close();
24        socket.close();
25    }
26}

1. 將上傳文件接收代碼放到一個線程中。這樣就保證一個線程接收一個Socket。

 1public class Upload implements Runnable{
 2
 3    private Socket socket;
 4
 5    public Upload(Socket socket){this.socket=socket;}
 6
 7    public void run() {
 8        try{
 9            //通過客戶端連接對象,獲取字節輸入流,讀取客戶端圖片
10            InputStream in = socket.getInputStream();
11            //將目的文件夾封裝到File對象
12            File upload = new File("d:\\upload");
13            if(!upload.exists())
14                upload.mkdirs();
15
16            //防止文件同名被覆蓋,從新定義文件名字
17            //規則:  域名+毫秒值+6位隨機數
18            String filename="itcast"+System.currentTimeMillis()+new Random().nextInt(999999)+".jpg";
19            //創建字節輸出流,將圖片寫入到目的文件夾中                         
20            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(upload+File.separator+filename);
21            //讀寫字節數組
22            byte[] bytes = new byte[1024];
23            int len = 0 ;
24            while((len = in.read(bytes))!=-1){
25                fos.write(bytes, 0, len);
26            }
27            //通過客戶端連接對象獲取字節輸出流
28            //上傳成功寫回客戶端
29            socket.getOutputStream().write("上傳成功".getBytes());
30
31            fos.close();
32            socket.close();
33        }catch(Exception ex){
34
35        }
36    }
37
38}

1. 服務器端，調用Thread，并將Socket作為參數傳遞給Upload類。并開啟一個新線程。并讓服務端永久的監聽端口。

 1public class TCPThreadServer {
 2    public static void main(String[] args) throws IOException{
 3        ServerSocket server = new ServerSocket(8000);
 4        while(true){
 5            //獲取到一個客戶端,必須開啟新線程
 6            Socket socket = server.accept();
 7            new Thread( new Upload(socket) ).start();
 8        }
 9
10    }
11}

1.9. 一些技巧

1. 公司域名+毫秒值+隨機六位數，防止文件重名

1String fileName="xdclass"+System.currentTimeMillis()+new Ranadow.nextInt(999999)+".jpg";

1. File.separator,跨系統生成目錄分隔符。

1File myFile = new File("C:" + File.separator + "tmp" + File.separator, "test.txt");

1. 此外還有File.pathSeparator生成字符分號;
2. 2,3總結：File類的兩個常量，一個是斜杠，一個是分號。