JavaWeb 基礎知識 – 網路編程

本文內容大綱

1.為什么要網路編程？

通過代碼來控制，讓兩個主機的行程之間能夠進行資料互動

??我們所說的網路編程，就是通過網路來進行通信，那么具體來說就是網路連接的不同主機，在具體來說連接的是兩個主機之間的行程

比如：

??我使用qq發送了一個訊息，這個訊息就通過我電腦上的qq客戶端行程，先發送給了騰訊的服務器（對應的服務器行程），再由騰訊的服務器行程，把這個訊息轉發給對方電腦的qq行程

??這是我們通過網路編程做的最基礎的一件事情，通過網路編程就可以達到一個天涯若比鄰的效果，就能夠讓互聯網上的很多主機進行配合作業，那么此時我們寫的程式能做的事情就太多太多了…所以網路編程就是一個非常常見的需求場景，

2.什么是網路編程

??網路編程，指網路上的主機，通過不同的行程，以編程的方式實作網路通信（或稱為網路資料傳輸），

??當然，我們只要滿足行程不同就行；所以即便是同一個主機，只要是不同行程，基于網路來傳輸資料，也屬于網路編程，特殊的，對于開發來說，在條件有限的情況下，一般也都是在一個主機中運行多個行程來完成網路編程，

但是，我們一定要明確，我們的目的是提供網路上不同主機，基于網路來傳輸資料資源：

行程A：編程來獲取網路資源
行程B：編程來提供網路資源

那么我們再具體進行網路編程時怎么用程式進行網路編程呢？

??作業系統就把網路編程的一些相關操作封裝起來了，提供了一組API供程式員來使用

這些相關操作都是作業系統提供的功能，訪問網路核心的硬體設備：網卡

??網卡也是歸作業系統來管理的，所以作業系統將網卡做好管理之后，并且給程式員提供一些API，我們直接使用API就可以進行網路通信的操作了，這就是網路編程的基本情況

作業系統提供的網路編程API，我們給起了一個名字，叫 scoket (套接字) API，就是作業系統提供的一組關于網路通信的API介面

socket 的英文原義 ：插槽

??由于作業系統提供的socket API 是 C語言風格的介面，所以在Java當中是沒辦法直接使用的， JDK就針對C語言的socket API 進行了封裝， 在標準庫中就有了一組類，這組類就能夠讓我們進行網路編程，但是我們要知道，這組類本質上仍然是呼叫的作業系統提供的scoket API

那么我們這里有一個問題？

Java能夠呼叫C語言的函式嗎？

可以的，不同的語言之間，很多都可以進行相互呼叫，要想跨語言呼叫，核心原理在于了解對應的語言的ABI(二進制編程介面)二進制指令規則等

3.網路編程中的基本概念

（1）發送端和接收端

在一次網路資料傳輸時：

發送端：資料的發送方行程，稱為發送端，發送端主機即網路通信中的源主機，

接收端：資料的接收方行程，稱為接收端，接收端主機即網路通信中的目的主機，

收發端：發送端和接收端兩端，也簡稱為收發端，

注意：發送端和接收端只是相對的，只是一次網路資料傳輸產生資料流向后的概念，

（2）請求和回應

一般來說，獲取一個網路資源，涉及到兩次網路資料傳輸：

第一次：請求資料的發送
第二次：回應資料的發送，

好比在快餐店點一份炒飯：
先要發起請求：點一份炒飯，再有快餐店提供的對應回應：提供一份炒飯

（3）客戶端和服務端

服務端：在常見的網路資料傳輸場景下，把提供服務的一方行程，稱為服務端，可以提供對外服務，

客戶端：獲取服務的一方行程，稱為客戶端，

對于服務來說，一般是提供：

客戶端獲取服務資源

好比在銀行辦事：

銀行提供存款服務：用戶（客戶端）保存資源（現金）在銀行（服務端）

銀行提供取款服務：用戶（客戶端）獲取服務端資源（銀行替用戶保管的現金）

（4）常見的客戶端服務端模型

最常見的場景，客戶端是指給用戶使用的程式，服務端是提供用戶服務的程式：

1.客戶端先發送請求到服務端

2.服務端根據請求資料，執行相應的業務處理

3.服務端回傳回應：發送業務處理結果

4.客戶端根據回應資料，展示處理結果（展示獲取的資源，或提示保存資源的處理結果）

這個客戶端服務器模型在網路編程中非常常見，我們必須熟悉程序，

??為了理解這里的每個程序，咱們還是把一家餐館比作是一個服務器

??然后呢，我現在來到這家餐館吃飯，首先我要點菜吧，我說來一個回鍋肉蓋飯，這就是發送請求，然后餐館把菜給端上來相當于把回應給回傳了，而從點餐到上菜之間的這段時間相當于餐館要去做這個飯，要注意，一家餐館好不好不就相取決于做飯的程序嗎，那做的好生意才好，這個做菜的程序就是根據請求計算回應，菜做好了服務員把菜端到我面前這就是回應顯示，

??好了，這就是我們給大家介紹的一些關于網路編程的基礎知識，我們具體寫一個回顯服務器及客戶端的一個應用場景

4.回顯服務器代碼

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

public class UdpEchoSever {

    private DatagramSocket socket = null;

//    port 表示埠號
//    服務器在啟動的時候，需要關聯上一個埠號
//    收到資料的時候，就會根據這個埠號決定把資料交給哪個行程
//    雖然此處port寫的型別式 int，但是實際上埠號是一個兩個位元組的無符號整數
//    范圍： 0~65535

    public UdpEchoSever(int port) throws SocketException {
        this.socket = new DatagramSocket(port);
    }

//    通過這個方法來啟動服務器
    public void start() throws IOException {

        System.out.println("服務器啟動！！");
//    服務器一般都是持續運行的 （7*24）
        while (true) {
//        1.讀取請求，當前服務器不知道客戶端啥時候發來請求，receive 方法也會阻塞
//            如果真的有請求過來，此時receive就會回傳
//            receive 引數DatagramPacket 是一個輸出型引數，socket 中讀到的資料會設定到這個引數的物件中
//            DatagramPacket 在構造的時候需要指定一個緩沖區，通常使用 byte[]
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
//            這個資料包物件要程式員自定義緩沖區大小
            socket.receive(requestPacket);

//       把 reuqestPacket 物件里面的內容給取出來，作為一個字串
            String request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());

//        2.根據請求來計算回應
            String response = process(request);


//        3.把回應寫回給客戶，這時候也需要構造一個 DatagramPacket
//            此處給DatagramPacket 設定的長度，必須是“位元組的個數”
//            如果直接去response.length() 此處得到的式，字串的長度，也就是“字符的個數”
//            當前的 responsePacket 在構造的時候，還需要指定這個包要發給誰
//            其實發送的目標，就是發送請求的一方
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),
                    response.getBytes().length,
                    requestPacket.getSocketAddress()
            );
            socket.send(responsePacket);

//            4.日志列印
            String log = String.format("[%s:%d]  req: %s   resp: %s",
                    requestPacket.getAddress().toString(),
                    requestPacket.getPort(),
                    request,response);
        }

    }

//     這里的process 方法負責的功能，就是根據請求來計算回應
//     當前是一個回顯服務器，就是把客戶端的請求直接回傳回去
    private String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoSever udpEchoSever = new UdpEchoSever(9090);
        udpEchoSever.start();
    }

}

服務器代碼注意事項

5.回顯客戶端代碼

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

public class UdpEchoClient {
    private DatagramSocket socket = null;
    private String severIp;
    private int port;

    public UdpEchoClient(String severIp,int port) throws SocketException {
        this.socket = new DatagramSocket(); // 這里不需要指定埠號，由系統自己分配
        this.severIp = severIp;
        this.port = port;
    }

    public void start() throws IOException {
    
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("客戶端啟動！");
        
        while(true){
        
//            1.從標準輸入讀入一個資料，構造請求
            System.out.print("->");
            String request = scanner.nextLine();
            if(request.equals("exit")){
                System.out.println("客戶端下線！");
                return;
            }
            
//           2. 將這個字串構造成一個Udp請求，并發送資料
//            這里的 DatagramPacket 中，既要包含具體的資料，又要包含這個資料要發給誰
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(
                    request.getBytes(),
                    request.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(severIp), port
            );
            socket.send(requestPacket);
            
//            3.嘗試從服務器讀取相應
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socket.receive(responsePacket);
            String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());
            
//            4.列印日志
            String log = String.format("req: %s  resp: %s",request,response);
            System.out.println(log);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {

//        環回IP ： 127.0.0.1 環回Ip 就相當于主機本身
//        當前，客戶端和服務器在同一臺主機上，所以客戶端中寫的服務器 Ip是 127.0.0.1 即可
//        如果在不同主機上，此時就需要寫成對應主機的服務器Ip上
        UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        udpEchoClient.start();
    }
}

客戶端代碼注意事項

由于是客戶端先給服務器發請求（客戶端服務器概念的定義決定的）

既然是客戶端先發，客戶端這邊就得先知道服務器的 IP 和 埠號

服務器如果收到了客戶端的資料，服務器也就知道了客戶端的IP 和埠號

運行展示

在客戶端依次輸入結果，列印請求和回應,同時服務器列印客戶端主機和埠號及請求回應，客戶端輸入 exit，客戶端下線…

??今天網路編程就講到這里，希望大家多多練習，謝謝大家的閱讀與欣賞…