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网络编程概述

网络编程概述

什么是网络编程

网络编程从大的方面说就是对信息的发送到接收

通过操作相应Api调度计算机硬件资源，并利用传输管道（网线）进行数据交换的过程

更为具体的涉及：网络模型、套接字、数据包

网络模型 – 对应关系

具体细节看一看我的专栏《计算机网络》

Socket与TCP UDP

关于Socket
简单来说是IP地址与端口的结合协议（RFC793）

一种地址与端口的结合描述协议

TCP/IP协议的相关API的总称；是网络Api的集合实现

涵盖了：Stream Socket/Datagram Socket

Socket的作用与组成
在网络传输中用于唯一标示两个端点之间的链接

端点：包括（IP+Port）

4个要素：客户端地址、客户端端口、服务器地址、服务器端口

Socket 传输原理

Socket – TCP
TCP是面向连接的通信协议

通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接

由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯

Socket – UDP
UDP是面向无连接的通讯协议

UDP数据包括目的端口号和源端口号信息

由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送，并不局限于端到端

TCP 传输

UDP传输

Client-Server Application

TCP/IP协议中，两个进程间通信的主要模式为：CS模型

主要目的：协同网络中的计算机资源、服务模式、进程间数据共享

常见的：FTP、SMTP、HTTP

Socket TCP演示

构建TCP客户端、服务端
客户端发送数据
服务器读取数据并打印

创建一个默认文件夹

服务器端
Server.java

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server { 
   
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
   
        ServerSocket server = new ServerSocket(2000);  //服务器准备就绪
        System.out.println("服务器准备就绪!");
        System.out.println("服务器信息:"+server.getInetAddress()+" p: "+server.getLocalPort());

        //等待客户端连接
        while (true){ 
   
            Socket client = server.accept();  //监听连接到一个客户端
            //客户端构建异步线程
            ClientHandler clientHandler = new ClientHandler(client);
            //启动线程
            clientHandler.start();
        }
    }

    //客户端消息处理
    private static class ClientHandler extends Thread{ 
   
        private Socket socket;
        private boolean flag = true;

        ClientHandler(Socket socket){ 
   
            this.socket = socket;
        }

        @Override
        public void run() { 
   
            super.run();
            System.out.println("新客户端连接:"+ socket.getInetAddress() + " p"+socket.getPort()); //客户端的

            try { 
   
                //得到打印流，用于数据输出；服务器回送数据使用
                PrintStream socketOutput = new PrintStream(socket.getOutputStream());
                //得到输入流，用于接收数据
                BufferedReader socketInput = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                        socket.getInputStream()
                ));
                do{ 
   
                    //客户端拿出一条数据
                    String str = socketInput.readLine();
                    if("bye".equalsIgnoreCase(str)){ 
   
                        flag = false;
                        //回送
                        socketOutput.println("bye");
                    }else { 
   
                        //打印到屏幕 并回送数据长度
                        System.out.println(str);
                        socketOutput.println("回送:"+str.length());
                    }
                }while (flag);
                //打印到屏幕。 并回送数据长度
                socketInput.close();
                socketOutput.close();
            } catch (IOException e) { 
   
                System.out.println("连接异常断开");
                e.printStackTrace();
            } finally { 
   
                try { 
   
                    socket.close();
                } catch (IOException e) { 
   
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("客户端已退出" + socket.getInetAddress() +" port:"+socket.getPort());
        }
    }
}

Client.java

import java.io.*;
import java.net.*;

public class Client { 
   
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
   
        Socket socket = new Socket();
        //超时时间
        socket.setSoTimeout(3000);
        //连接本地 端口号2000 超时时间是3000ms
        socket.connect(new InetSocketAddress(Inet4Address.getLocalHost(),2000),3000);
        // public void connect(SocketAddress endpoint, int timeout)
        //socket地址 = ip + 端口号

        System.out.println("已发起服务器连接，并进入后续流程~~~");
        System.out.println("客户端信息:"+socket.getLocalAddress()+" port:"+socket.getLocalPort());
        System.out.println("服务器信息"+socket.getInetAddress()+" port:"+socket.getPort());

        try { 
   
            todo(socket);  //发送接收数据
        }catch (Exception e){ 
   
            System.out.println("异常退出");
        }
        socket.close();
        System.out.println("客户端已退出");


    }
    private static void todo(Socket client) throws IOException { 
   

        InputStream in = System.in;  //键盘输入流
        BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));

        //得到Socket输出流 并转换为打印流
        OutputStream outputStream = client.getOutputStream();
        PrintStream socketPrintStream = new PrintStream(outputStream);


        //得到Socket输入流 并转换为BufferedReader
        InputStream inputStream = client.getInputStream();
        BufferedReader socketBufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));

        boolean flag = true;
        do{ 
   
            //读取一行
            String string = input.readLine();
            //发送到服务器
            socketPrintStream.println(string);

            //从服务器读取一行
            String echo = socketBufferedReader.readLine();
            if ("bye".equalsIgnoreCase(echo)){ 
   
                flag = false;
            }else { 
   
                System.out.println(echo);
            }
        }while (flag);
        //释放资源
        socketBufferedReader.close();
        socketPrintStream.close();
    }
}

启动服务器端（服务器端窗口）

启动客户端（客户端窗口）

服务器端窗口变化：

在客户端窗口输入“Hello”

服务器端变化

输入bye

重新运行客户端服务器端又会接入新的连接

按过程分析：
最初的时候，准备服务器

    ServerSocket server = new ServerSocket(2000);  //服务器准备就绪

关于ServerSocket类查阅API

再看看它的构造方法：

加上端口之后我们的服务器套接字就完成了

   System.out.println("服务器准备就绪!");
        System.out.println("服务器信息:"+server.getInetAddress()+" p: "+server.getLocalPort());

接着我们打印了一些相关的信息来探究这个过程中发生了什么我们需要关注ServerSocket类的方法

当然这一步并不是必要的，这里只是演示需要
重要的是服务器套接字完成之后，需要等待客户端连接这里就需要去监听来自客户端连接的消息了就是下面的内容


   Socket client = server.accept();  //监听连接到一个客户端
            //客户端构建异步线程

它的返回值是Socket （客户端套接字）
我们来看看 Socket类的情况

下面转入客户端的情况

 	    Socket socket = new Socket();
        //超时时间
        socket.setSoTimeout(3000);

首先建立起Socket的实现类 socket
此时的socket类还没有相关的配置信息
我们为它设置去连接客户端的超时时间单位是毫秒

下面配置连接的情况

     //连接本地 端口号2000 超时时间是3000ms
        socket.connect(new InetSocketAddress(Inet4Address.getLocalHost(),2000),3000);
        // public void connect(SocketAddress endpoint, int timeout)

关于SocketAddress

它是一个抽象类
我们来看它的直接子类也就是我们new出来的东西：

关注它的构造方法：

我们通过它们实现与服务器的连接

   //socket地址 = ip + 端口号
        System.out.println("已发起服务器连接，并进入后续流程~~~");
        System.out.println("客户端信息:"+socket.getLocalAddress()+" port:"+socket.getLocalPort());
        System.out.println("服务器信息"+socket.getInetAddress()+" port:"+socket.getPort());

下面我们打印演示的信息

演示中我们在控制台输入字符串，非bye的话服务器接收并且进行打印
我们看看我们这边的处理方式

 InputStream in = System.in;  //键盘输入流
 BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));

键盘输入流转成缓冲流

  //得到Socket输出流 并转换为打印流
        OutputStream outputStream = client.getOutputStream();
        PrintStream socketPrintStream = new PrintStream(outputStream);

得到Socket输出流并转换为打印流打印输出流的流向和该套接字一样

  //读取一行
   String string = input.readLine();
  //发送到服务器
  socketPrintStream.println(string);

接下来读取自己在控制台输入的字符串
发送到服务器

服务器接收客户端的消息

    //得到打印流，用于数据输出；服务器回送数据使用
   PrintStream socketOutput = new PrintStream(socket.getOutputStream());
   //得到输入流，用于接收数据
   BufferedReader socketInput = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                        socket.getInputStream()
                ));

得到打印流然后转换成缓冲流
接着读取消息

      //客户端拿出一条数据
      String str = socketInput.readLine();
      if("bye".equalsIgnoreCase(str)){ 
   
            flag = false;
            //回送
            socketOutput.println("bye");
        }else { 
   
           //打印到屏幕 并回送数据长度
              System.out.println(str);
              socketOutput.println("回送:"+str.length());
  }

我们打印到控制台然后可以给客户端回复消息
剩下的就基本上没什么好解释的了。

报文段

报文段是指TCP/IP协议网络传输过程中，起着路由导航作用

用以查询各个网络路由网段、IP地址、交换协议等IP数据包

报文段充当整个TCP/IP协议数据包的导航路由功能

报文在传输过程中会不断地封装成分组、包、帧来传输

封装方式就是添加一些控制信息组成的首部，即报文头

协议

传输协议
协议顾名思义，一种规定，约束

约定大于配置，在网络传输中依然适用；网络的传输流程是健壮的稳定的，得益于基础的协议构成

简单来说：A->B的传输数据，B能识别，反之B->A的传输数据A也能识别，这就是协议

Mac地址

Media Access Control或者Medium Access Control

意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址

用来定义网络设备的位置

形如：44-45-53-54-00-00；与身份证类似

IP、端口、远程服务器

IPv4

IP互联网协议地址（英语：Internet Protocol Address，又译为网际协议地址），缩写为IP地址（英语：IP Address）

是分配给网络上使用网际协议（英语：Internet Protocol，IP）的设备的数字标签

常见的IP地址分为IPv4与IPv6两大类

IP地址由32位二进制数组成，常以XXX.XXX.XXX.XXX形式表现，每组XXX代表小于或等于255的10进制数如：208.80.152.2

如果主机号是全1，那么这个地址为直接广播地址

IP地址“255.255.255.255”为受限广播地址

IPv6

总共有128位长，IPV6地址的表达形式，一般采用32个十六进制数。
也可以想象为1632个

由两个逻辑部分组成：一个64位的网络前缀和一个64位的主机地址，主机地址通常根据物理地址自动生成，叫做EUI-64（或者64-位扩展唯一标识）比如：2001：0db8：85a3：0000：1319：8a2e：0370：7344

IPv4转换为IPv6一定可行，IPv6转换为IPv4不一定可行

端口

如果把IP地址比作一间房子，端口就是出入这间房子的门或者窗户

在不同门窗户后有不同的人，房子中的用户与外界交流的出口

外界鸽子（信息）飞到不同窗户也就是给不同的人传递信息

0到1023号端口以及1024到49151号端口都是特殊端口

特殊端口号

计算机之间依照互联网传输层TCP/IP协议的协议通信，不同的协议都对应不同的端口

49152到65535号端口属于“动态端口”范围，没有端口可以被正式地注册占用

传输层次

这里仅仅是简单复习
关于报文的情况打算写一篇博文全面讲解这些东西

远程服务器

局域网：一般而言，家里的环境以及公司相互电脑之间环境都属于局域网

我与你们的电脑之间属于互联网，而非局域网

默认的：我的电脑无法直接链接到你们的电脑

Web请求流程

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【网络编程】Socket网络编程基础