關于Java網路編程

計算機網路將地理位置不同的計算機通過通信線路連接起來，實作資源的共享和資訊的傳遞，網路中的計算機通常稱之為主機，而網路編程就是通程序式來實作兩臺以上主機之間的通信，
實際的通信網路內容較多，但是Java語言提供了許多網路類，屏蔽了底層的復雜細節，是程式員可以很容易地撰寫出網路程式，

計算機網路知識基礎

在進行Java網路編程之前，需要對關于計算機網路的總體知識有一個大致的理解，

分層結構模型

眾所周知，計算機網路傳輸實際上是一個很復雜的模型，為了更方便程式開發，我們一般會簡歷網路傳輸模型，將各個不同的層次分隔開，由不同的人來設計不同的層次，這樣設計各個層次的人就不用管其他層面的具體實作，每一層都呼叫它的下一層所提供的網路來完成自己的需求，只需要呼叫別人的服務就可以了，大大提高了作業效率，除此之外，因為各層之間是獨立的，結構上可分割開，所以靈活性好，易于實作和維護，能促進標準化作業：差錯控制，流量控制，分段和重裝，復用和分用，連接建立和釋放，

常見的模型由三種：

1.OSI七層體系

2.五層體系

5層只是OSI和TCP/IP的綜合，是業界產生出來的非官方協議模型，但是很多具體的應用，實際應用還是TCP/IP的四層結構，

3.TCP/IP四層體系

該體系將資料鏈路層和物理層合并為網路介面層，

總結

OSI總結圖

TCP/IP協議與其的關系（）

這是其中有關于協議的資料報文格式：

Java網路編程基礎

計算機在網路通信協議中必須遵守一定的規則，就好比車輛行駛要遵守交通規則一樣，在計算機網路協議中，這些連接和通信的規則被稱為網路通信協議，它對傳輸格式，傳輸速率，傳輸步驟做了統一的規定，通信雙方必須遵守這些協議才能進行資料交換；

網路通信協議有很多種，但是目前主要使用的還是TCP/IP、UDP、ICMP和一些其他協議；

IP地址與埠號

要想使計算機能夠通信，必須要為每臺計算機指定標識號，通過標識號來指定接識訓發送資料的計算機，在TCP/IP協議中，這個標識號就是IP地址，目前普遍使用的是4個位元組的IPV4，不過為了解決日漸枯竭的網路地址資源不足，現在16個位元組IPV6也應運而生；

IP地址一般由兩部分組成，是 網路號+主機號，網路號指定網路地址，主機號指定該網路中的主機地址，二者是主從關系；

通過IP地址可以連接到指定計算機，但是如果想要訪問計算機中某個應用程式，還需要指定埠號，在計算機中，不同的應用程式是通過埠號來區分的，埠號是用兩個位元組（16位的二進制數）來表示的，取值范圍為0到65533，但其中0到1023的埠號被系統的網路服務所占有，所以用戶的普通應用的埠號不能屬于這個范圍；

總得來說，一臺計算機可以通過IP地址來訪問到網路中的另一臺計算機，并通過埠號來訪問這個計算機中的某個應用程式；

InetAddress類

這是Java中提供的與IP地址相關的InetAddress類，該類用于封裝IP地址，并提供了一系列與IP地址相關的方法，該類的方法有以下幾個，例如：

InetAddress  getByName(String host)    得到IP地址封裝為InetAddress類

InetAddress getLocalHost()          創建一個表示本地主機的InetAddress物件

String getHostName()               得到字串格式的原始IP地址

String getHostHome()             得到確定的IP地址的主機名

boolean isReachable(int timeout)        判斷在指定的時間內地址是否可以到達

TCP和UDP

TCP和UDP是兩個傳輸層的高級協議；

UDP是用戶資料報協議，TCP是傳輸控制協議；

UDP是無連接通信協議，在資料傳輸的時候，資料的發送端和接收端并不建立邏輯連接，簡單來說，當一臺計算機向另外一臺計算機發送資料時，并不好確認接收端是否存在，就直接發送資料，接收端在接受資料的時候，也不會向發送端反饋是否收到資料，
由于UDP消耗資源小，傳輸效率高，，所以通常用于音視頻和普通資料的傳輸，比如說直播視頻，但是由于UDP的無連接性，不能保證資料傳輸的完整性，所以在傳輸重要資料的時候不建議使用UDP，

TCP是面向連接的通信協議，即在傳輸資料的時候先在發送端和接收端建立邏輯連接，然后再傳輸資料；這提供了兩臺計算機之間可靠的，無差錯的資料傳輸；
由于TCP的面向連接的特性，它可以保證資料傳輸的安全性，所以是一個被廣泛采取的協議，比如在下載壓縮包檔案的時候，就非常適合使用TCP連接，

在TCP連接程序中，必須要明確客戶端和服務器端，由客戶端來向服務器端發出連接請求；
每次連接都需要經歷三次握手協議；
三次握手協議：
第一次握手，客戶端向服務器端發出連接請求，等待服務器端的確認；
第二次握手，服務器端向客戶端回復一個回應，通知客戶端收到了連接請求；
第三次握手，客戶端向服務器端發送確認資訊，確認連接；

而在TCP斷開鏈接的時候，就需要用到四次揮手協議
第一次揮手，若A認為資料發送完成，則它需要向B發送連接釋放請求，
第二次揮手，B收到連接釋放請求后，會通知相應的應用程式，告訴它A向B這個方向的連接已經釋放，
第三次揮手，當B向A發完所有資料后，向A發送連接釋放請求
第四次揮手，A收到釋放請求后，向B發送確認應答，

TCP協議作為一個可靠的面向流的傳輸協議，其可靠性和流量控制由滑動視窗協議保證，而擁塞控制則由控制視窗結合一系列的控制演算法實作，以及快重傳和快恢復，超時重傳來確保檔案完整性，

兩者所在層次：

兩者特點比較：

TCP網路編程

ServerSocket

用于建立TCP連接，該類可以實作一個服務端的程式；

1、構造ServerSocket

ServerSocket()throws IOException  //ServerSocket有一個不帶引數的默認構造方法，通過該方法創建的ServerSocket不與任何埠系結，接下來還需要通過bind()方法與特定埠系結，這個默認構造方法的用途是，允許服務器在系結到特定埠之前，先設定ServerSocket的一些選項，因為一旦服務器與特定埠系結，有些選項就不能再改變了，

ServerSocket(int port) throws IOException   //使服務器與特定埠系結，該埠由引數port指定

ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException  //引數backlog指定客戶連接請求佇列的長度

ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr) throws IOException  //引數bindAddr指定服務器要系結的IP地址

2.使用ServerSocket進行服務端編程

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

public class qwe {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket server = null;  //創建服務器Socket物件
        Socket socket = null;  //創建Socket物件，用于接收另一端socket的連接

        DataInputStream in = null;
        DataOutputStream out = null;  //準備好IO流

        int port = 5050;//設定埠號

        try{
            server = new ServerSocket(port);
        }
        catch (IOException e){
            System.out.println(e);
        }//創建ServerSocket物件，系結5050埠

        try{
            System.out.println("服務器啟動");
            socket = server.accept();//準備監聽Socket連接并接收

            in = new DataInputStream(socket.getInputStream());//回傳一個輸入流物件
            out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());//回傳一個輸出流物件

            //socket之間是通過IO流來互動資訊的

            String str = in.readUTF();
            System.out.println("收到資訊為："+str);
            out.writeUTF("你好");
            
        }catch(Exception e){
            System.out.println(e);
        }
        
        finally {
        //準備關閉連接
            try{
                out.close();
                in.close();
                socket.close();//Socket物件的關閉連接方法
                server.close();
            }catch (Exception e){
                System.out.println(e);
            }
        }
        
    }
}
      

Socket(客戶端）

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

public class qwe {
    public static void main(String[] args){
        Socket client = null;
        DataInputStream in = null;
        DataOutputStream out = null;
        
        String ip = "127.0.0.1";
        int port = 5050;
        
        try
        {
            client = new Socket(ip,port);//客戶端socket系結埠和ip地址
            
            in = new DataInputStream(client.getInputStream());
            out = new DataOutputStream(client.getOutputStream());
            
            out.writeUTF("這里是客戶端");
            String str = ((DataInputStream) in).readUTF();
            System.out.println(str);
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e);
        }finally {
            try{
                in.close();
                out.close();
                client.close();
            }catch (Exception e){
                System.out.println(e);
            }
        }
    }
}

UDP網路編程

UDP是一種無連接的不可靠傳輸協議，在使用UDP進行網路連接通信的時候，不需要建立連接，所以速度塊，發送的時候需要封裝成資料包，就像把信件裝入信封，

DatagramPacket

UDP通信程序中并不建立連接，就像是兩個貨運公司在兩個碼頭之間運送貨物一樣，在碼頭發送和接受貨物都需要使用集裝箱來裝載貨物，UDP通信也是一樣，我們需要使用DatagramPacket類，該類的實體物件就相當與一個集裝箱，也可以說是一個信封，我們就利用這個東西對我們需要發送的檔案進行打包發送，總之，這個類是用來發送的，

構造方法：

DatagramPacket(byte[] data, int length)  //指定了封裝資訊的位元組陣列大小，以及陣列的長蘇

DatagramPacket(byte[] data, int offset, int length)  //在上面的基礎上，增加了offset，用于指定資料的緩沖位置

DatagramPacket(byte[ ] data, int length, InetAddress  address, int port)  //增加了指定的目標IP地址address和目的埠號port

DatagramPacket(byte[] data, int offset, int length,  InetAddress address, int port) //完整版

常用方法：
InetAddress getAddress()    //回傳IP地址

int getPort()  //回傳埠號

byte[] getData()    //回傳打包的資料

int getLength()  //回傳資料位元組陣列的長度

DatagramSocket

如果說DatagramPacket相當于一個集裝箱，然而，兩個貨運公司之間的傳輸僅僅使用集裝箱是不夠的，我們還需要一個碼頭進行接收集裝箱，在Java中，我們使用DatagramSocket來當作“碼頭”，使用該類的實體物件就可以接識訓發送DatagramPacket資料包，總之，這個類是用來接收的，

構造方法：

DatagramSocket()   //用于創建一個DatagramSocket物件，如果沒有給埠號，系統會從其他應用自動分配一個

DatagramSocket(int port)   //指定了埠號,這樣物件可以監聽指定的埠

DatagramSocket(int port,InetAddress addr)   //指定了埠號和IP地址，該物件適用與計算機上有多塊網卡的情況，因為計算機針對不同的網卡會分配不同的IP地址，所以指定IP地址就可以確定你到底要使用哪塊網卡來通信

void  receive(DatagramPacket p) //接收包

void send(DatagramPacket p)  //發送包

void close //關閉

UDP編程實體

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

public class qwe {
    public static void main(String[] args) {
        DatagramSocket socket = null;//碼頭，利用其的send和receive方法來進行發送和接收
        DatagramPacket packet_send = null;//集裝箱，用于發送
        DatagramPacket packet_receive = null;//集裝箱，用于接收

        int port = 5050;
        String ipAddress = "127.0.0.1";

        try{
            socket = new DatagramSocket(port);//建立好連接

            byte[] r = bew byte[1024];
            packet_receive = new DatagramPacket(r,r.length);
            socket.receive(packet_receive);//接受從另一端發送過來的資料

            InetAddress address = InetAddress.getByName(ipAddress);//封裝好InetAddress
            String str = "服務端發送資料";
            byte[] r = str.getBytes();//開始打包
            packet_send = new DatagramPacket(r,r.length,address,port);//打包好資料

            socket.send(packet_send);//將資料包發送到另一端
        }
        catch (Exception e)
        {
            System.out.println(e);
        }
        finally {
            socket.close();//關閉連接
        }

    }
}