Java 网络编程(TCP/UDP)

网络协议

OSI七层模型(从下到上)

• 物理层
• 数据链路层
• 网络层
• 传输层
• 会话层
• 表示层
• 应用层

TCP/IP四层模型(从下到上)

• 链路层
• 网络层
• 传输层
• 应用层

基本的网络接口

使用InetAddress

两个子类 Inet4Address 和Inet6Address --分别对应IPV4和IPV6

    InetAddress提供公共的构造器，提供了几个公共的静态方法获得InetAddress对象
    InetAddress localhost = InetAddress.getLocalHost();
    
    byte[] addr = {(byte) 192,(byte) 168,88,1};
    InetAddress byAddress = InetAddress.getByAddress(addr);
  
    InetAddress byName = InetAddress.getByName("LAPTOP-3PKRMNI5");

InetAddress提供的常用方法：

• public String getHostAddress()：返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。
• public String getHostName()：获取此 IP 地址的主机名
• public String getCanonicalHostName()：获取此 IP 地址的完全限定域名
• public boolean isReachable(int timeout)：测试是否可以达到该地址。

      InetAddress localhost = InetAddress.getLocalHost();
      String hostName = localhost.getHostName();
      String hostAddress = localhost.getHostAddress();
      System.out.println(hostName);
      System.out.println(hostAddress);

使用URL

URI:表示一个统一资源标识符引用，用来唯一表示一个资源
URL:统一资源定位符，是指向互联网资源的指针，URL不仅能表示一个资源，还指明了如何locate这个资源。
url组成：
<传输协议>://<主机名>:<端口号>/<文件名>#片段名
<传输协议>://<主机名>:<端口号>/<文件名>？参数列表

URL构造方法：

  @Test
  public void test3() throws Exception{
    URL url = new URL("www.baidu.com/");
    //public URL(URL context, String spec)：
    url = new URL(url, "download.html");//通过一个基准url和spec拼接部分的url进行组合一块
    //public URL(String protocol, String host, String file); 
    url = new URL("http","baidu","download.html");//三部分进行拼接
    //public URL(String protocol, String host, int port, String file); 
    url = new URL("http", "baidu", 8080, "download.hml"); 
  }

URL常用方法：

• string getProtocol():获取url的协议名
• String getHost():获取主机名
• String getPort():获取URL端口号
• String getPath()：获取URL的文件路径，服务器下的资源文件路径
• String getFile():获取URL的文件名
• String getRef():获得url在文件中的相对位置
• String getQuery()：获得url的查询名
• String final InputStream openStream():返回一个从连接读入的inputstream

  @Test
  public void test3() throws Exception{
    URL url = new URL("http://192.168.34.53:80/web1/index.html");
    System.out.println("协议:"+url.getProtocol());
    System.out.println("主机名:"+url.getHost());
    System.out.println("端口号："+url.getPort());//获取端口号
    System.out.println("路径名："+url.getPath());//路径名
    System.out.println("文件名："+url.getFile());
    System.out.println("锚点"+url.getRef());//锚点
    System.out.println("查询名："+url.getQuery());//查询名 
  }

  //从百度读取首页资源
  @Test
  public void test4() throws IOException{
    URL url = new URL("http://www.baidu.com/index.html");
    /*html标签（格式化数据）、css：皮肤（美化数据）、js：互动（交互数据）、数据：*/
    InputStream input = url.openStream();
    byte[] data = new byte[1024];
    int len;
    while((len=input.read(data))!=-1){
      System.out.println(new String(data,0,len,"UTF-8"));
    }
    input.close();  
  }

URLConnection

url的openStream()可以从网上读取数据，但是无法上传数据，给服务器发送数据，如果希望，可使用URLConnection

步骤

• 通过URL对象调用openConnection方法创建URLConnection连接对象
• 处理设置参数和一般请求属性
• 使用connect方法建立到远程对象的实际连接
• 远程对象变为可用，远程对象的头字段和内容变为可访问

URLConnection的常用方法：

• public InputStream getInputStream()返回从此打开的连接读取的输入流。
• public OutputStream getOutputStream()返回写入到此连接的输出流。
• public void setDoInput(boolean input)
  URL 连接可用于输入和/或输出。如果打算使用 URL 连接进行输入，则将 DoInput 标志设置为 true；如果不打算使用，则设置为 false。默认值为 true。

@Test
  public void test5() throws Exception{
    URL url = new URL("http://www.baidu.com/index.html");
    URLConnection uc = url.openConnection();
    uc.setDoOutput(true);
    uc.getOutputStream().write("username=admin&password=123".getBytes());;
    uc.connect();
    InputStream is = uc.getInputStream();
    BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "UTF-8"));
    String string;
    while((string = br.readLine())!=null){
      System.out.println(string);
    }
    br.close();
  }

Socket

分类：

• 流套接字(stream socket):使用tcp提供可依赖的字节流服务
• 数据报套接字(datagram socket):使用UDP提供 不太可靠的数据报服务

常用构造器

1. public Socket(InetAddress address,int port):创建一个流套接字并指定IP地址的端口号
2. public Socket(String host,int port):创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号

Socket类的常用方法：

• public InputStream getInputStream():返回此套接字的输入流，可以用于接收消息
• public OutputStream getOutputStream():返回此套接字的输出流，可以用于发送消息
• public InetAddress getInetAddress()：返回连接到的远程IP地址，如果套接字未连接，返回null
• public void close():关闭套接字，套接字被关闭后，便于在网络中使用
• publi void sutdownInput()：调用后，返回EOF（文件结束符）
• public void shutdownOutput()：禁止套接字的输出流，禁止后，抛出IOException

基于TCP协议的网络编程

TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)被称为一种端对端协议，是一种面向连接的，可靠的，基于字节流的传输层的通信协议，可以连续传输大量的数据

步骤
服务器程序的工作过程包含以下五个基本的步骤：

1. 使用 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。
2. 调用 accept()方法：监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，创建与该客户端的通信套接字对象。否则该方法将一直处于等待状态。
3. 调用 该Socket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。
4. 关闭Socket对象：某客户端访问结束，关闭与之通信的套接字。
5. 关闭ServerSocket：如果不再接收任何客户端的连接的话，调用close()进行关闭。

客户端Socket的工作过程包含以下四个基本的步骤：
6. 创建 Socket：根据指定服务端的 IP 地址或端口号构造 Socket 类对象，创建的同时会自动向服务器方发起连接。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，会出现异常。
7. 打开连接到Socket 的输入/出流：使用 getInputStream()方法获得输入流，使用 getOutputStream()方法获得输出流，进行数据传输。
8. 进行读/写操作：通过输入流读取服务器发送的信息，通过输出流将信息发送给服务器。
9. 关闭 Socket：断开客户端到服务器的连接

UDP协议编程

####UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)：是一个无连接的传输层协议，提供面向事物的简单不可靠的信息传送服务

特点

• 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
• 因无需连接，故不可靠，速度快

类 ：DatagramSocket 和DatagramPacket 实现了基于UDP协议网络程序

DatagramSocket常用方法：

• DatagramSocket(int port)
• DatagramSocket(int port,InetAddress laddr)
• close()关闭此数据报套接字
• send(DatagramPacket p)
• receive(DatagramPacket p)
• getLocalAddress()获取套接字绑定的本地地址
• getLocalPort()返回此套接字绑定的本地主机上的端口号
• getInetAddress()返回此套接字连接的地址。如果套接字未连接，则返回 null
• getPort()返回此套接字的端口

DatagramPacket类的常用方法

• DatagramPacket(byte[] buf,int length)， length 参数必须小于等于 buf.length
• DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。length 参数必须小于等于 buf.length。
• InetAddress getAddress()返回某台机器的 IP 地址
• int getPort()返回某台远程主机的端口号
• int getPort()返回某台远程主机的端口号
• int getLength()返回将要发送或接收到的数据的长度

流程

1. 建立发送端的DatagramSocket，需要指定本端的端口号
2. 建立数据包DatagramPacket
   数据
   接收端的IP地址
   接收端的端口号
3. 调用Socket的发送方法
4. 关闭Socket