java基礎(chǔ)學(xué)習(xí)筆記：一文帶你搞懂網(wǎng)絡(luò)編程
1. 網(wǎng)絡(luò)編程學(xué)習(xí)
1.1. 擴(kuò)展知識(shí)點(diǎn)
- 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議OSI協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的劃分學(xué)習(xí)
1.2. 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議那些事
五層協(xié)議模型
- 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議按照5層劃分可以分為5層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層，應(yīng)用層。每一層都有一定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)定義。
- 物理層：物理層的協(xié)議是根據(jù)硬件傳輸數(shù)據(jù)的特性制定的協(xié)議，由于光纖，電線(xiàn)只能傳輸0和1二進(jìn)制數(shù)字，物理層的協(xié)議有ISO2210,IEE802,IEE8022,這一層只傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
- 數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層是對(duì)電信號(hào)用來(lái)分組的，比如物理層傳來(lái)一組數(shù)據(jù)0101010101001，我們可以把它8個(gè)分成一組，16個(gè)分成一組，剛開(kāi)始時(shí)，各個(gè)公司都有自己的分組格式，后來(lái)國(guó)際上統(tǒng)一了標(biāo)準(zhǔn)，將一組電信號(hào)稱(chēng)為一個(gè)數(shù)據(jù)包，或者叫一個(gè)幀，每一個(gè)數(shù)據(jù)幀分成報(bào)頭head和數(shù)據(jù)data兩部分。head包含18個(gè)字節(jié)，包含==發(fā)送者（源地址，6個(gè)字節(jié)）== ，==接收者（目標(biāo)地址，6個(gè)字節(jié))== ,數(shù)據(jù)類(lèi)型（6個(gè)字節(jié)）data包含最短46個(gè)字節(jié)，最長(zhǎng)1500個(gè)字節(jié)）
- 數(shù)據(jù)鏈路層是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的封裝，用于方便傳輸數(shù)據(jù)，解析數(shù)據(jù)。但是當(dāng)傳輸時(shí)有一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)處于局域網(wǎng)時(shí)，也就是在同一個(gè)ip網(wǎng)關(guān)內(nèi)的不同主機(jī)可以直接傳輸數(shù)據(jù)，但是如果不同網(wǎng)關(guān)的主機(jī)如何實(shí)現(xiàn)通信？==注意：在同一個(gè)網(wǎng)關(guān)內(nèi)主機(jī)之間的通信是靠廣播的方式尋找對(duì)方的。== 不在同一個(gè)網(wǎng)關(guān)內(nèi)，廣播就失效了。這就引出了網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議。
- 網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層有IP協(xié)議，如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不在同一個(gè)網(wǎng)關(guān)內(nèi)，就要需要IP協(xié)議了，它是整個(gè)OSI協(xié)議的核心。只有通過(guò)配置IP才能準(zhǔn)確獲得目標(biāo)計(jì)算機(jī)的Mac地址。
- 應(yīng)用層：包含的協(xié)議就多了，包含HTTP協(xié)議，F(xiàn)TP協(xié)議，SMTP協(xié)議等。主要用于應(yīng)用層開(kāi)發(fā)。但是HTTP協(xié)議需要TCP協(xié)議的支持。
1.3. 應(yīng)用之間通信
- 需要對(duì)方的ip地址，
- 需要對(duì)方應(yīng)用的邏輯端口號(hào)，端口號(hào)要綁定應(yīng)用。
1.4. 網(wǎng)絡(luò)編程類(lèi)
- InetAddress類(lèi)
- 該類(lèi)構(gòu)造函數(shù)屬于private，不可以創(chuàng)建對(duì)象，但是里面有大量靜態(tài)方法。
- getlocalhost()獲取主機(jī)名+ip地址。
- getHostAddress()獲取ip地址
- getHostName()獲取主機(jī)名，里面的參數(shù)可以是任意的，可以是www.baidu.com,將會(huì)獲取百度服務(wù)器的ip地址和主機(jī)名。
1.5. UDP協(xié)議和TCP協(xié)議
- UDP協(xié)議：無(wú)連接通信協(xié)議，無(wú)論對(duì)方是否在線(xiàn)，都可以發(fā)送，比如qq的離線(xiàn)發(fā)送。不過(guò)不安全，會(huì)丟數(shù)據(jù)，例如廣播產(chǎn)生卡頓等。好處是傳播速度快。消耗資源小。效率高。比如手機(jī)發(fā)短信，qq發(fā)消息。UDP協(xié)議會(huì)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)大小進(jìn)行限制，只能傳輸64kb
- TCP協(xié)議：面向連接的通信協(xié)議，先建立連接，才能發(fā)送數(shù)據(jù)。安全性高，速度慢。連接必須經(jīng)過(guò)三次握手。
1.6. UDP通信
- 實(shí)現(xiàn)UDP協(xié)議的發(fā)送端：
- 實(shí)現(xiàn)封裝數(shù)據(jù)的類(lèi)：java.net.DatagramPacket;將你的數(shù)據(jù)包裝起來(lái)
- 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)念?lèi)：java.net.DatagramSocket;將你的數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。
- 實(shí)現(xiàn)步驟：
- 創(chuàng)建DatagramPacket對(duì)象，封裝數(shù)據(jù)，接收的地址和端口
- 創(chuàng)建DatagrampSocket對(duì)象，
- 調(diào)用DatagrampSocket的send,發(fā)送數(shù)據(jù)包。
- 關(guān)閉資源。
- DatagramPacket構(gòu)造方法：DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port);
- DatagramSocket構(gòu)造方法：DatagramSocket()空參。send(DatagramPacket d);發(fā)送數(shù)據(jù)。
- 什么是套接字：==綁定了ip地址和端口號(hào)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)象。==
1public static void main(String[] args) throws IOException {
2 //創(chuàng)建數(shù)據(jù)包對(duì)象，封裝要發(fā)送的數(shù)據(jù)，接收端Ip,端口號(hào)
3 byte[] data="123udp".getBytes();
4 //創(chuàng)建一個(gè)InetAddress對(duì)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(chuàng)建DatagramSocket對(duì)象，
8 DatagramSocket datagramSocket=new DatagramSocket();
9 datagramSocket.send(dp);
10 datagramSocket.close();
11}
- 實(shí)現(xiàn)UDP接收端
- 實(shí)現(xiàn)封裝數(shù)據(jù)包 java.net.DatagramPacket 將數(shù)據(jù)接收
- 實(shí)現(xiàn)輸出傳輸 java.net.DatagramSocket 接收數(shù)據(jù)包
- 實(shí)現(xiàn)步驟：
- 創(chuàng)建DatagramSocket對(duì)象，綁定端口號(hào)，要與發(fā)送的端口號(hào)一致。
- 創(chuàng)建字節(jié)數(shù)組，接收發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。
- 創(chuàng)建數(shù)據(jù)包對(duì)象DatagrampPocket接收數(shù)據(jù)。
- 調(diào)用DatagrampSocket對(duì)象方法，receive(DatagramPacket, dp)接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)包中。
- 拆包，包含：發(fā)送端的IP,接收到的字節(jié)個(gè)數(shù)，發(fā)送端的端口號(hào)。拆包時(shí)，可以通過(guò)DatagramPacket獲取數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度getLength，然后打印該長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。通過(guò)getAddress()獲取發(fā)送端的ip地址對(duì)象InetAddress,用getPort()獲取發(fā)送端的端口。發(fā)送端端口一般是操作系統(tǒng)指定的。
- 關(guān)閉資源。
1public static void main(String[] args) throws IOException {
2 //創(chuàng)建數(shù)據(jù)包傳輸對(duì)象，并綁定端口號(hào)
3 DatagramSocket ds =new DatagramSocket(8899);
4 //創(chuàng)建字節(jié)數(shù)組
5 byte[] buf=new byte[1024];
6 //創(chuàng)建數(shù)據(jù)包對(duì)象傳遞字節(jié)數(shù)組
7 DatagramPacket dp =new DatagramPacket(buf, buf.length);
8 //調(diào)用ds的receive傳遞數(shù)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}
- 發(fā)送端實(shí)現(xiàn)不間斷的輸入發(fā)送數(shù)據(jù)
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}
- 實(shí)現(xiàn)永不停歇的接收端
1public static void main(String[] args) throws IOException {
2 //創(chuàng)建數(shù)據(jù)包傳輸對(duì)象，并綁定端口號(hào)
3 DatagramSocket ds =new DatagramSocket(8899);
4 //創(chuàng)建字節(jié)數(shù)組
5 byte[] buf=new byte[1024];
6 //創(chuàng)建數(shù)據(jù)包對(duì)象傳遞字節(jié)數(shù)組
7 while(true){
8 DatagramPacket dp =new DatagramPacket(buf, buf.length);
9 //調(diào)用ds的receive傳遞數(shù)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
- TCP通信和UDP通信大致相同，分為客戶(hù)端和服務(wù)端，但是TCP通信是需要先進(jìn)行連接的，只有連接成功才能通信，不過(guò)TCP建立連接后，也就建立了IO流，可以通過(guò)IO流完成數(shù)據(jù)的傳輸。
- TCP客戶(hù)端程序的類(lèi) java.net.Socket:構(gòu)造方法有：Socket(String host,int port)用于傳遞服務(wù)器Ip和端口號(hào)。該構(gòu)造方法只要運(yùn)行就會(huì)和服務(wù)器連接，如果連接失敗就會(huì)拋出異常。
- Socket類(lèi)有兩個(gè)方法，getOutputStream(),返回類(lèi)型是OutputStream(),返回套接字的輸出流：作用是將數(shù)據(jù)輸出，輸出到服務(wù)器。getInputStream(),返回套接字的輸入流，返回類(lèi)型是InputStream.這些方法都是從Socket中獲取的，不是new出來(lái)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}
- TCPServer端：表示服務(wù)器程序的類(lèi)：java.net.ServerSocket,構(gòu)造方法有：ServerSocket(int port)傳遞端口號(hào)，相當(dāng)于監(jiān)聽(tīng)該端口號(hào)。
- 一個(gè)很重要的事情是，由于多個(gè)客戶(hù)端向服務(wù)端傳值，服務(wù)端無(wú)法辨認(rèn)是哪個(gè)客戶(hù)端發(fā)來(lái)的值，解決方法是：必須獲取客戶(hù)端的套接字對(duì)象Socket,用accept()方法獲取，返回類(lèi)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(wù)器返回?cái)?shù)據(jù)
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(wù)器多線(xiàn)程解決方案
- TCP通信圖片上傳客戶(hù)端代碼
- ==問(wèn)題==：客戶(hù)端上傳圖片，客戶(hù)端可能有多個(gè)同時(shí)上傳，每次上傳圖片會(huì)傳遞一個(gè)Socket,多個(gè)上傳后會(huì)引起服務(wù)器端對(duì)Socket混亂，不知是誰(shuí)的Socket對(duì)象。
- ==解決== ：多線(xiàn)程解決方案，每次傳來(lái)一個(gè)Socket對(duì)象，我們就為他開(kāi)啟一個(gè)線(xiàn)程，這樣就不會(huì)造成混亂。
Socket多線(xiàn)程解決方案
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(jié)輸出流,圖片寫(xiě)到服務(wù)器
5 OutputStream out = socket.getOutputStream();
6 //創(chuàng)建字節(jié)輸入流,讀取本機(jī)上的數(shù)據(jù)源圖片
7 FileInputStream fis = new FileInputStream("c:\\t.jpg");
8 //開(kāi)始讀寫(xiě)字節(jié)數(shù)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(wù)器寫(xiě)終止序列
15 socket.shutdownOutput();
16
17 //獲取字節(jié)輸入流,讀取服務(wù)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}
- 將上傳文件接收代碼放到一個(gè)線(xiàn)程中。這樣就保證一個(gè)線(xiàn)程接收一個(gè)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(guò)客戶(hù)端連接對(duì)象,獲取字節(jié)輸入流,讀取客戶(hù)端圖片
10 InputStream in = socket.getInputStream();
11 //將目的文件夾封裝到File對(duì)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(guī)則: 域名+毫秒值+6位隨機(jī)數(shù)
18 String filename="itcast"+System.currentTimeMillis()+new Random().nextInt(999999)+".jpg";
19 //創(chuàng)建字節(jié)輸出流,將圖片寫(xiě)入到目的文件夾中
20 FileOutputStream fos = new FileOutputStream(upload+File.separator+filename);
21 //讀寫(xiě)字節(jié)數(shù)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(guò)客戶(hù)端連接對(duì)象獲取字節(jié)輸出流
28 //上傳成功寫(xiě)回客戶(hù)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}
- 服務(wù)器端，調(diào)用Thread，并將Socket作為參數(shù)傳遞給Upload類(lèi)。并開(kāi)啟一個(gè)新線(xiàn)程。并讓服務(wù)端永久的監(jiān)聽(tīng)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(gè)客戶(hù)端,必須開(kāi)啟新線(xiàn)程
6 Socket socket = server.accept();
7 new Thread( new Upload(socket) ).start();
8 }
9
10 }
11}
1.9. 一些技巧
- 公司域名+毫秒值+隨機(jī)六位數(shù)，防止文件重名
1String fileName="xdclass"+System.currentTimeMillis()+new Ranadow.nextInt(999999)+".jpg";
- File.separator,跨系統(tǒng)生成目錄分隔符。
1File myFile = new File("C:" + File.separator + "tmp" + File.separator, "test.txt");
- 此外還有File.pathSeparator生成字符分號(hào);
- 2,3總結(jié)：File類(lèi)的兩個(gè)常量，一個(gè)是斜杠，一個(gè)是分號(hào)。
新聞名稱(chēng)：java基礎(chǔ)學(xué)習(xí)筆記：一文帶你搞懂網(wǎng)絡(luò)編程
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