文章目录

• 前言
• 一、网络编程概述
• 二、通讯要素:IP和端口号
• 三、InetAddress类
• 四、通讯要素:网络通信协议
• 五、Socket
• • 5.1 TCP通信程序介绍
  • 5.2 Socket类
  • 5.3 ServerSocket类
• 六、UDP
• 总结

前言

网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。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。

一、网络编程概述

把分布在不同地理区域的具有独立功能的计算机,通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

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。

网络编程的目的： 直接或间接地通过网络协议与其它计算机进行通讯。

网络编程中有两个主要的问题：
1如何准确地定位网络上一台或多台主机
2.找到主机后如何可靠高效地进行数据传输。

如何实现网络中的主机互相通信：
1.通信双方地址
2.一定的规则

二、通讯要素:IP和端口号

网络通信:
如何找到计算机网络中的某台主机(IP).
找到主机后如何可靠安全高效数据传输(通信协议)
IP+端口号:
什么是IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。

网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢？
如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）了。
端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是0-65535。其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。

​ 利用 协议 + IP地址 + 端口号 三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。

三、InetAddress类

四、通讯要素: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。

TCP/IP协议： 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的

协议来完成自己的需求
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。

通信的协议还是比较复杂的， java.net 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节。我们可以直接使用这些类和接口，来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。
TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，
在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。

三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。
第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认。
第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求。
第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。

UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP协议是一个面向无连接的协议。传输数据时，不需要建立连接，不管对方端服务是否启动，直接将数据、数据源和目的地都封装在数据包中，直接发送。每个数据包的大小限制在64k以内。它是不可靠协议，因为无连接，所以传输速度快，但是容易丢失数据。日常应用中,例如视频会议、QQ聊天等。

五、Socket

5.1 TCP通信程序介绍

TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互，通信的两端，要严格区分为客户端（Client）与服务端（Server）。

两端通信步骤:
1.服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
2.客户端主动连接服务器端，连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。

在Java中，提供了两个类用于实现TCP通信程序
客户端： java.net.Socket 类表示。创建 Socket 对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建 立连接开始通信。
服务端： java.net.ServerSocket 类表示。创建 ServerSocket 对象，相当于开启一个服务，并等待客户端 的连接。

5.2 Socket类

Socket 类：该类实现客户端套接字，套接字指的是两台设备之间通讯的端点。

构造方法：
public Socket(String host, int port) :创建套接字对象并将其连接到指定主机上的指定端口号。如果指定的host是null ，则相当于指定地址为回送地址。

回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址（Loopback Address），主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，立即返回，不进行任何网络传输。
代码:Socket client = new Socket(“127.0.0.1”, 6666);

成员方法：
public InputStream getInputStream() ： 返回此套接字的输入流。
如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的InputStream 的所有操作也关联该通道。
关闭生成的InputStream也将关闭相关的Socket。

public OutputStream getOutputStream() ： 返回此套接字的输出流。
如果此Scoket具有相关联的通道，则生成的OutputStream 的所有操作也关联该通道。
关闭生成的OutputStream也将关闭相关的Socket。

public void close() ：关闭此套接字。
一旦一个socket被关闭，它不可再使用。
关闭此socket也将关闭相关的InputStream和OutputStream 。

public void shutdownOutput() ： 禁用此套接字的输出流。
任何先前写出的数据将被发送，随后终止输出流。

5.3 ServerSocket类

ServerSocket 类：这个类实现了服务器套接字，该对象等待通过网络的请求。
构造方法：public ServerSocket(int port) ：使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指 定的端口号上，参数port就是端口号。
代码:ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
成员方法：public Socket accept() ：侦听并接受连接，返回一个新的Socket对象，用于和客户端实现通信。该方法 会一直阻塞直到建立连接。

public class Sever {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket mySever=new ServerSocket(9900);
        Scanner sb=new Scanner(System.in);
        System.out.println("等待客户端连接");
        Socket mySocket=mySever.accept();  //等待客户端的连接请求，返回与该客户端进行通信用的 Socket对象
        System.out.println("连接成功");
        OutputStream out=mySocket.getOutputStream();
        DataOutputStream myOut=new DataOutputStream(out);
        InputStream in=mySocket.getInputStream();
        DataInputStream myIn=new DataInputStream(in);
        while(true){
            System.out.println("客户端:"+myIn.readUTF());
            myOut.writeUTF(sb.next());

        }
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket mySocket=new Socket("192.168.31.176",9900);
        Scanner sb=new Scanner(System.in);
        OutputStream out=mySocket.getOutputStream();
        DataOutputStream myOut=new DataOutputStream(out);
        InputStream in=mySocket.getInputStream();
        DataInputStream myIn=new DataInputStream(in);
        while(true){
            myOut.writeUTF(sb.next());
            System.out.println("服务器:"+myIn.readUTF());
        }
    }
}

六、UDP

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

1. UDP数据报通过数据报套接字 DatagramSocket 发送和接收，系统不保证UDP 数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。
2. DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址 和端口号以及接收端的IP地址和端口号。
   3. UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方 的连接
   
   
   

public class Sever2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket mySocket=new DatagramSocket(9966);
        byte[]b=new byte[1024];
        //构造一个 DatagramPacket用于接收长度的数据包 length 。
        DatagramPacket dp=new DatagramPacket(b,b.length);
        while(true) {
            mySocket.receive(dp);   //receive(DatagramPacket p) :从此套接字接收数据报包。
            //getData()   返回数据缓冲区
            String msg = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength(), "utf-8");
            System.out.println(msg);
        }
    }
}

public class Client2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Scanner sb=new Scanner(System.in);
        DatagramSocket mySocket=new DatagramSocket(9966);
        System.out.println("请输入你想对服务器说的话");
        while(true) {
            byte[] b = sb.next().getBytes();
            //InetAddress.getByName:确定主机名称的IP地址。
            //构造用于发送长度的分组数据报包 length具有偏移 ioffset指定主机上到指定的端口号。
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b, 0, b.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9966);
            mySocket.send(dp);  // send(DatagramPacket p)  从此套接字发送数据报包。
        }
    }
}

总结

网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。在JAVASE的网络编程章节学习中,应该重点掌握网络编程的两个重要协议以及Socket类和ServerSocket类的使用,可以自己动手编写一个客户端和服务器进行交互,加深对网络编程的应用与理解。