JavaSE超详细笔记-网络编程篇-基于黑马

1. 什么是网络编程【理解】

• 1.1 概念
  • 在网络通信协议下，不同计算机上运行的程序，进行的数据传输。
• 应用场景:
  • 即时通信、网游对战、金融证券、国际贸易、邮件、等等。
• 不管是什么场景，都是计算机跟计算机之间通过网络进行数据传输
• Java中可以使用java.net包下的技术轻松开发出常见的网络应用程序

1.2 常见的软件架构

• 1.21 C/S
  • C/S全称：Client/Server（客户端/服务器）
  • 采取该架构的软件，需要在用户本地需要下载并安装客户端程序，在远程有一个服务器端程序[例如:QQ,Steam]
• 1.22 B/S
  • B/S全称：Browser/Server (浏览器/服务器)
  • 采取该架构的软件，只需要一个浏览器，用户通过不同的网址。客户访问不同的服务器[例如:京东，淘宝]
• 1.23 C/S,B/S的选择(优缺点)
  • 总结:CS适合专业化的办公软件，BS适合移动互联网应用
  • C/S
    • 优点
      • 画面可以做的非常精美，用户体验好
    • 缺点
      • 用户需要下载和更新的时候比较麻烦
      • 需要开发客户端，也需要开发服务端
  • B/S
    • 所有的通过服务器访问的其实都是bs架构，如网页游戏，购物商城   。
    • 优点[方便]
      • 不需要开发客户端，只需要页面+服务端
      • 用户不需要下载，打开浏览器就能用
    • 缺点
      • 如果应用过大，用户体验受到影响

2. 网络编程三要素【理解】

• 2.1 三要素简单概况
  • IP地址
    • 设备在网络中的地址，是唯一的标识
  • 端口
    • 应用程序在设备中唯一的标识
  • 协议
    • 数据在网络中传输的规则，常见的协议由UDP、TCP、http、https、ftp。
• 2.2 IP
  • 2.21 概念
    • 全称：Internet Protocol，是互联网协议地址，也称IP地址。是分配给上网设备的数字标签。
    • 通俗理解:上网设备在网络中的地址，是唯一的。
  • 2.22 常见的IP分类​​​​​​
    • IP地址分为两大类
      • IPv4：全称Internet Protocol version 4,互联网通信协议第四版
        • 采用32位地址长度，分为4组
        • 例如一个采用二进制形式的IP地址是“11000000 10101000 00000001 01000010”
        • 为了方便使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分隔不同的字节。于是，上面的IP地址可以表示为“192.168.1.66”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”，这显然比1和0容易记忆得多
        • 缺点:ip地址不够用,仅有不到43亿，于是诞生了IPv6
      • IPv6【了解】：全称Internet Protocal version 6,互联网通信协议第六版。
        • 采用128位地址长度，分成8组
        • 这里就不举例子了，可以参考IPv4的IP地址，不过为8组,也因此有2的128次方的ip地址
        • 为了方便使用，IPv6使用冒分十六进制表示法,将上面每一组转为十六进制，并用冒号分隔。如2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A，因为比较长的原因，故把每一组前面的零进行省略，记录成2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A
        • 特殊情况:如果计算出的16进制里面有很多连续的0，可以使用0位压缩表示法,如FF01:0:0:0:0:0:0:1101可以转为FF01::1101
  • 2.23 IPv4的地址分类形式
    • 主要分为公网地址(万维网使用) 和 私有地址(局域网使用)
    • 私有地址
      • 192.168.开头的就是私有地址，范围即为192.168.0.0--192.168.255.255,专门为组织机构内部使用，以此节省IP
    • 特殊IP地址
      • 127.0.0.1，也可以是localhost：是回送地址，也称本地回环地址，也称本机IP，永远只会寻找当前所在本机。
    • 常见的CMD命令
      • ipconfig：查看本机IP地址
      • ping：检查网络是否连通
  • 2.24 InetAddress的使用
    • 概况:此类表示Internet协议（IP）地址
    • 相关方法 方法名说明static InetAddress getByName(String host)确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址String getHostName()获取此IP地址的主机名String getHostAddress()返回文本显示中的IP地址字符串

public class MyInetAddress {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //IP的对象,看作为电脑的对象
        InetAddress address = InetAddress.getByName("LAPTOP-BPH5T8C9");
        InetAddress address1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        System.out.println(address);
        System.out.println(address1);

        String name = address.getHostAddress();
        System.out.println(name);

        String ip=address.getHostAddress();
        System.out.println(ip);


    }
}

• 2.3 端口号
  • 概念:应用程序在设备中唯一的标识
  • 端口号:
    • 由两个字节表示的整数，取值范围:0~65535
    • 其中0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用
    • 我们使用1024以上的端口号就可以了。
  • 注意:一个端口号只能被一个应用程序使用
• 2.4 协议
  • 2.41 主要概念:
    • 计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议
    • OSI参考模型：世界互联协议标准，全球通信规范,单模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广
    • TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)：事实上的国际标准
    • 我们本次主要学习UDP协议和TCP协议
  • 2.42 UDP与TCP协议的简单概括
    • UDP协议
      • UDP是面向无连接通信协议
      • 特点
        • 用户数据报协议
        • 速度快，有大小限制，一次最多发送64K,数据不安全，易丢失数据
      • 应用场景
        • 网络会议
        • 语音通话
        • 在线视频
    • TCP协议
      • TCP是面向连接的通信协议
      • 特点
        • 速度慢
        • 没有大小限制
        • 数据安全
      • 应用场景
        • 下载软件
        • 文字聊天
        • 发送邮件

3. UDP通信程序

• 3.1 UDP通信程序步骤(发送数据)
  • 发送数据的步骤(右边是将其理解为寄东西的理解)
    • 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)                        找快递公司
    • 创建数据，并把数据打包                                                      打包礼物
    • 调用DatagramSocket对象的方法发送数据                           快递公司发送包裹 
    • 关闭发送端                                                                           付钱走人
• 3.2 UDP发送方法
• 构造方法 方法名说明DatagramSocket()创建数据报套接字并将其绑定到本机地址上的任何可用端口DatagramPacket(byte[] buf,int len,InetAddress add,int port)创建数据包,发送长度为len的数据包到指定主机的指定端口
• 相关方法 方法名说明void send(DatagramPacket p)发送数据报包void close()关闭数据报套接字void receive(DatagramPacket p)从此套接字接受数据报包

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建DatagramSocket对象
        DatagramSocket ds= new DatagramSocket();
        //打包数据
        String str="数据传输中ing";
        byte[] bytes=str.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        int port=10086;
        DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
        //发送数据
        ds.send(dp);
        //释放资源
        ds.close();
    }

• 细节:
  • 绑定端口，我们以后就是通过这个端口往外发送
  • 空参:所有可用的端口随机一个进行使用
  • 有参:指定端口号进行绑定
• 3.3 UDP通信程序步骤(接收数据)
  • 接收数据的步骤(右边是将其理解为收东西的理解)
    • 创建接收端的DatagramSocket对象                找快递公司
    • 接受打包好的数据                                           接收箱子
    • 解析数据包                                                      从箱子里面获取礼物
    • 释放资源                                                          签收走人
• 3.4 UDP接收方法
• 构造方法 方法名说明DatagramPacket(byte[] buf, int len)创建一个DatagramPacket用于接收长度为len的数据包
• 相关方法 方法名说明byte[] getData()返回数据缓冲区int getLength()返回要发送的数据的长度或接收的数据的长度

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //细节：
        //在接收的时候，一定要绑定端口
        //而且绑定的端口一定要跟发送的端口保持一致
        //创建DatagramSocket对象
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket(10086);

        //接收数据包
        byte[] bytes=new byte[1024];
        DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
        ds.receive(dp);

        //解析数据被
        byte[] data=dp.getData();
        int len = dp.getLength();
        InetAddress address = dp.getAddress();
        int port = dp.getPort();

        System.out.println("接收到数据"+new String(data,0,len));
        System.out.println("该数据是从"+address+"这台电脑中的"+port+"这个端口发出的");

        //释放资源
        ds.close();
    }

• 细节:
• 绑定端口，我们以后就是通过这个端口往外发送
• 空参:所有可用的端口随机一个进行使用
• 有参:指定端口号进行绑定
• receive方法是堵塞的，会一直等发送端发送信息

3.5 UDP的三种通信方式

• 单播：一对一个,一个电脑作为发送端，只给一台电脑发送数据
  • 上述的代码就是单播
• 组播：一对一组,一个电脑作为发送端，可给一组电脑发送数据
  • 组播地址:224.0.0.0~239.255.255.255
    • 其中224.0.0.0~224.0.0.255 为预留的组播地址
• 广播：一对一群，一个电脑作为发送端，可以给局域网中所有电脑发送数据
  • 广播地址:255.255.255.255

// 发送端
public class ClinetDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        String s = "hello 组播";
        byte[] bytes = s.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.1.0");
        int port = 10000;
        // 2. 创建数据，并把数据打包(DatagramPacket)
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
        // 3. 调用DatagramSocket对象的方法发送数据(在单播中,这里是发给指定IP的电脑但是在组播当中,这里是发给组播地址)
        ds.send(dp);
        // 4. 释放资源
        ds.close();
    }
}
// 接收端
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建接收端Socket对象(MulticastSocket)
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
        // 2. 创建一个箱子,用于接收数据
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
        // 3. 把当前计算机绑定一个组播地址,表示添加到这一组中.
        ms.joinGroup(InetAddress.getByName("224.0.1.0"));
        // 4. 将数据接收到箱子中
        ms.receive(dp);
        // 5. 解析数据包,并打印数据
        byte[] data = dp.getData();
        int length = dp.getLength();
        System.out.println(new String(data,0,length));
        // 6. 释放资源
        ms.close();
    }
}

运行效果