14-网络编程

0. 网络编程概述
Java 是 Internet 上的语言，它从语言级上提供了对网络应用程序的支持，程序员能够很容易开发常见的网络应用程序。
Java 提供的网络类库，可以实现无痛的网络连接，联网的底层细节被隐藏在 Java 的本机安装系统里，由 JVM 进行控制。并且 Java 实现了一个跨平台的网络库，程序员面对的是一个统一的网络编程环境。
1. 要想实现网络传输，需要考虑的问题有哪些？
（1）如何才能准确的定位网络上的一台主机？
（2）如何才能进行可靠的、高效的数据传输？
2. Java如何实现的网络通信
（1）使用 IP地址：定位一台主机，使用端口号：定位一个应用。--> InetAddress 类
如何创建一个 InetAddress 的对象？ getByName(""); 比如：
InetAddress inet = InetAddress.getByName("192.168.10.165");
如何获取本机的一个 InetAddress 的对象？ getLocalHost()
域名：getHostName() ip:getHostAddress()
（2）对应有协议
(3) 通讯要素1：IP 和 端口号
IP 地址：InetAddress
唯一的标识 Internet 上的计算机
本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1      主机名(hostName)：localhost
不易记忆
端口号标识正在计算机上运行的进程（程序）
不同的进程有不同的端口号
被规定为一个 16 位的整数 065535。其中，01023被预先定义的服务通信占用（如MySql占用端口3306，http占用端口80等）。除非我们需要访问这些特定服务，否则，就应该使用 1024~65535 这些端口中的某一个进行通信，以免发生端口冲突。
端口号与 IP 地址的组合得出一个网络套接字。
(4) 通讯要素2：网络通信协议
网络通信协议：计算机网络中实现通信必须有一些约定，即通信协议，对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等制定标准。
通信协议分层的思想：由于结点之间联系很复杂，在制定协议时，把复杂成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来。最常用的复合方式是层次方式，即同层间可以通信、上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系。各层互不影响，利于系统的开发和扩展。
TCP/IP 协议簇：
传输层协议中有两个非常重要的协议：
传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol)
用户数据报协议 UDP(User Datagram Protocol)。
TCP/IP 以其两个主要协议：传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP)而得名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议。
IP(Internet Protocol) 协议是网络层的主要协议，支持网间互连的数据通信。
TCP/IP 协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即物理链路层、IP 层、传输层和应用层。
TCP和UDP：
TCP协议：使用 TCP 协议前，须先建立 TCP 连接，形成传输数据通道 。传输前，采用“三次握手”方式，是可靠的。TCP 协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端 。在连接中可进行大数据量的传输。传输完毕，需释放已建立的连接，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；每个数据报的大小限制在 64K 内 ；因无需连接，故是不可靠的 ；发送数据结束时无需释放资源，速度快。
3. TCP的编程
TCP 的编程：Socket ServerSocket。
例子：
（1）客户端发送内容给服务端，服务端将内容打印到控制台上。
//TCP编程例一：客户端给服务端发送信息。服务端输出此信息到控制台上
//网络编程实际上就是Socket的编程
public class TestTCP1 {
​
    // 客户端
    @Test
    public void client() {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            // 1.创建一个Socket的对象，通过构造器指明服务端的IP地址，以及其接收程序的端口号
            socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);
            // 2.getOutputStream()：发送数据，方法返回OutputStream的对象
            os = socket.getOutputStream();
            // 3.具体的输出过程
            os.write("我是客户端，请多关照".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 4.关闭相应的流和Socket对象
            if (os != null) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
        }
​
    }
​
    // 服务端
    @Test
    public void server() {
        ServerSocket ss = null;
        Socket s = null;
        InputStream is = null;
        try {
            // 1.创建一个ServerSocket的对象，通过构造器指明自身的端口号
            ss = new ServerSocket(9090);
            // 2.调用其accept()方法，返回一个Socket的对象
            s = ss.accept();
            // 3.调用Socket对象的getInputStream()获取一个从客户端发送过来的输入流
            is = s.getInputStream();
            // 4.对获取的输入流进行的操作
            byte[] b = new byte[20];
            int len;
            while ((len = is.read(b)) != -1) {
                String str = new String(b, 0, len);
                System.out.print(str);
            }
            System.out.println("收到来自于" + s.getInetAddress().getHostAddress()
                               + "的连接");
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 5.关闭相应的流以及Socket、ServerSocket的对象
            if (is != null) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
            if (s != null) {
                try {
                    s.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
            if (ss != null) {
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
        }
    }
}
（2）客户端发送内容给服务端，服务端给予反馈。
//TCP编程例二：客户端给服务端发送信息，服务端将信息打印到控制台上，同时发送“已收到信息”给客户端
public class TestTCP2 {
    //客户端
    @Test
    public void client(){
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        InputStream is = null;
        try {
            socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),8989);
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("我是客户端".getBytes());
            //shutdownOutput():执行此方法，显式的告诉服务端发送完毕！
            socket.shutdownOutput();
            is = socket.getInputStream();
            byte[] b = new byte[20];
            int len;
            while((len = is.read(b)) != -1){
                String str = new String(b,0,len);
                System.out.print(str);
            }
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }finally{
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
        }
​
​
    }
    //服务端
    @Test
    public void server(){
        ServerSocket ss = null;
        Socket s = null;
        InputStream is = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            ss = new ServerSocket(8989);
            s = ss.accept();
            is = s.getInputStream();
            byte[] b = new byte[20];
            int len;
            while((len = is.read(b)) != -1){
                String str = new String(b,0,len);
                System.out.print(str);
            }
            os = s.getOutputStream();
            os.write("我已收到你的情意".getBytes());
​
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }finally{
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
            if(s != null){
                try {
                    s.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
            if(ss != null){
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
​
            }
        }
​
    }
}
（3）从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地。并返回“发送成功”给客户端。并关闭相应的连接。
//TCP编程例三：从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地。并返回“发送成功”给客户端。并关闭相应的连接。
//如下的程序，处理异常时，要使用try-catch-finally!!本例仅为了书写方便~
public class TestTCP3 {
    @Test
    public void client()throws Exception{
        //1.创建Socket的对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9898);
        //2.从本地获取一个文件发送给服务端
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("1.jpg"));
        byte[] b = new byte[1024];
        int len;
        while((len = fis.read(b)) != -1){
            os.write(b,0,len);
        }
        socket.shutdownOutput();
        //3.接收来自于服务端的信息
        InputStream is = socket.getInputStream();
        byte[] b1 = new byte[1024];
        int len1;
        while((len1 = is.read(b1)) != -1){
            String str = new String(b1,0,len1);
            System.out.print(str);
        }
        //4.关闭相应的流和Socket对象
        is.close();
        os.close();
        fis.close();
        socket.close();
    }
    @Test
    public void server() throws Exception{
        //1.创建一个ServerSocket的对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9898);
        //2.调用其accept()方法，返回一个Socket的对象
        Socket s = ss.accept();
        //3.将从客户端发送来的信息保存到本地
        InputStream is = s.getInputStream();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("3.jpg"));
        byte[] b = new byte[1024];
        int len;
        while((len = is.read(b)) != -1){
            fos.write(b, 0, len);
        }
        System.out.println("收到来自于" + s.getInetAddress().getHostAddress() + "的文件");
        //4.发送"接收成功"的信息反馈给客户端
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("你发送的图片我已接收成功！".getBytes());
        //5.关闭相应的流和Socket及ServerSocket的对象
        os.close();
        fos.close();
        is.close();
        s.close();
        ss.close();
    }
}
4. UDP的编程
UDP的编程： DatagramSocket DatagramPacket。
//UDP编程的实现
public class TestUDP {
​
    // 发送端
    @Test
    public void send() {
        DatagramSocket ds = null;
        try {
            ds = new DatagramSocket();
            byte[] b = "你好，我是要发送的数据".getBytes();
            //创建一个数据报：每一个数据报不能大于64k，都记录着数据信息，发送端的IP、端口号,以及要发送到
            //的接收端的IP、端口号。
            DatagramPacket pack = new DatagramPacket(b, 0, b.length,
                                                     InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);
​
            ds.send(pack);
        }catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }finally{
            if(ds != null){
                ds.close();
​
            }
        }
​
    }
​
    // 接收端
    @Test
    public void rceive() {
        DatagramSocket ds = null;
        try {
            ds = new DatagramSocket(9090);
            byte[] b = new byte[1024];
            DatagramPacket pack = new DatagramPacket(b, 0, b.length);
            ds.receive(pack);
​
            String str = new String(pack.getData(), 0, pack.getLength());
            System.out.println(str);
        }catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }finally{
            if(ds != null){
                ds.close();
​
            }
        }
    }
}
5. 统一资源定位符URL
URL的编程：统一资源定位符一个 URL 的对象，对应着互联网上一个资源。
我们可以通过 URL 的对象调用其相应的方法，将此资源读取（“下载”）。
//URL:统一资源定位符，一个URL的对象，对应着互联网上一个资源。
//我们可以通过URL的对象调用其相应的方法，将此资源读取（“下载”）
public class TestURL {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.创建一个URL的对象
        URL url = new URL("http://127.0.0.1:8080/examples/HelloWorld.txt?a=b");//File file = new File("文件的路径");
        /*
         *  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 getRef(  )             获取该URL在文件中的相对位置
            public String getQuery(   )        获取该URL的查询名
         */
//        System.out.println(url.getProtocol());
//        System.out.println(url.getHost());
//        System.out.println(url.getPort());
//        System.out.println(url.getFile());
//        System.out.println(url.getRef());
//        System.out.println(url.getQuery());
        //如何将服务端的资源读取进来:openStream()
        InputStream is = url.openStream();
        byte[] b = new byte[20];
        int len;
        while((len = is.read(b)) != -1){
            String str = new String(b,0,len);
            System.out.print(str);
        }
        is.close();
        //如果既有数据的输入，又有数据的输出，则考虑使用URLConnection
        URLConnection urlConn = url.openConnection();
        InputStream is1 = urlConn.getInputStream();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("abc.txt"));
        byte[] b1 = new byte[20];
        int len1;
        while((len1 = is1.read(b1)) != -1){
            fos.write(b1, 0, len1);
        }
        fos.close();
        is1.close();
    }
}
6. 小结
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)。
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 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。
07-Java集合
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