1. 網路基本概念

1.1 計算機網路

定義：是指將地理位置不同的具有獨立功能（沒有網路可以獨立存在的）的多臺計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網路作業系統，網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下，實作資源共享和資訊傳遞的計算機系統

主干：計算機網路是計算機系統
網路功能：資源共享、資訊傳遞
網路組成
- 網路硬體：計算機、外部設備、通信連接
- 網路軟體：網路作業系統、網路管理軟體、網路通信協議

分類–按照規模：

局域網 LAN
城域網 MAN
廣域網 WAN

分類–按照傳輸介質：

同軸電纜網路（類似于有線電視網的電纜）
雙絞線網路
光纖網路（傳輸的為光信號）
衛星網路

分類–拓撲結構：

星形網路（最常使用）
總線網路：信號在傳遞程序中都能收到，辨別是自己的則接收
環狀網路：同樣的傳遞方式

1.2 網路通信協議

在網路中實作通信，必須要有一些約定（通信協議），對速率、傳輸代碼、傳輸控制步驟等指定標準（好比交通規則）

問題：網路通信涉及內容很多：源地址、目標地址、加密解密、流量控制、路由控制等，如何實作如此復雜的網路協議？

===》分層：將復雜的成份分解成一些簡單的成份，再將它們復合起來（同層間可以通信、上一層可以呼叫下一層，而不與再下一層發生關系）

網路通信協議分層：

名義上的標準：ISO --> OSI 參考模型
事實上的標準：TCP/IP協議堆疊

資料的封裝與拆封：在傳輸程序中，經過每一層，都需要添加各種資料，最終發送到另一端，另一端再拆解這些資料

1.3 TCP/IP協議堆疊

網路通信最常采用的協議

網路層主要協議：IP協議
傳輸層主要協議：TCP 和 UDP 協議

1.4 TCP協議

面向連接的、可靠的、基于位元組流的傳輸層通信協議（打電話的案例）

面向連接（一段資訊分段后發送，發送順序和接收順序一致）
點到點的通信
高可靠性：三次握手
占用系統資源多、效率低

應用案列：HTTP、FTP、Telnet、SMTP

1.5 UDP協議

無連接的傳輸層協議，提供面向事務的簡單不可靠資訊傳送服務（發電報、發送群發短信）

非面向連接，傳輸不可靠，可能丟失（一段資訊分段后發送，不一定哪一段先到達）
發送不管對方是否準備好，接收方收到后也不回復
可以廣播發送
非常簡單的協議，開銷少

應用案例：DNS、SNMP

1.6 IP地址和埠

IP地址，用來標志網路中的一個通信物體（計算機、路由器）的地址

分類：

IPV4：32位地址，點分十進制表示，如192.168.0.1
IPV6：128位寫個8個16位的無符號整數，每個整數用4個十六進制位標識，數之間用 : 分割

特殊的 IP 地址：

127.0.0.1：本機地址
192.168.0.0 – 192.168.255.255 私有地址，專門為組織機構內部使用

埠（port）：

IP地址用來標志一臺計算機，但一個計算機可以提供多種應用程式，使用埠來區分應用程式
范圍：0 – 65535（16位整數）

埠分類：

0 – 1023 ：公認埠（比如 80給了 WWW，21給了 FTP等）
1024 – 49151：注冊埠（分配給用戶或應用程式）
49152 – 65535：動態/私有埠

IP和埠API：

InetAddress 類：封裝計算機的 ip地址，沒有埠
InetSocketAddress：包含埠，用于 socket 通信

1.7 URL 統一資源定位符

Uniform Resource Locator：由 4部分組成：協議、存放資源的主機域名、埠號、資源檔案名

1.8 Socket 套接字

Socket實際是傳輸層供給應用層的編程介面

類似于寄信：用戶（應用層）將信（資料）投入郵筒即可（郵筒的口，就是socket），進入Socket之后，怎么送信就是郵局、公路交管（傳輸層、網路層）等的事，

2. 網路編程常用類

2.1 封裝IP地址 – InetAddress

// 1.獲取 IP地址
InetAddress ia = InetAddress.getLocalHost();  // 本機的 ip

// 2.操作 IP地址
System.out.println(ia);  // DESKTOP-F31QQ1H/192.168.0.102
System.out.println(ia.getHostAddress()); // 192.168.0.102
System.out.println(ia.getHostName()); // DESKTOP-F31QQ1H

InetAddress ia2 = InetAddress.getByName("www.lwclick.com");  // 通過域名獲取ip
System.out.println(ia2);

2.2 封裝 IP 和 Port – InetSocketAddress

// 創建一個 InetSocketAddress 物件
InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress("www.lwclick.com", 8888);

// 獲取物件內容
System.out.println(isa);  // www.lwclick.com/104.21.41.202:8888
System.out.println(isa.getAddress());  // www.lwclick.com/104.21.41.202
System.out.println(isa.getPort());  // 8888

2.3 URL類

// 創建一個 URL   協議：https    域名/IP地址：lwclick.com    埠：80     路徑：/categories/MySQL/
URL url = new URL("https://lwclick.com:80/categories/MySQL/");

// 獲取 URL 各個組成部分
System.out.println(url.getProtocol());  //  https
System.out.println(url.getHost());  //  lwclick.com
System.out.println(url.getPort());  //  80
System.out.println(url.getDefaultPort());  //  443 默認的 https 埠
System.out.println(url.getPath());  //  /categories/MySQL/

3. TCP編程

3.1 一次單向通信

服務器端：
- 創建 ServerSocket，在指定埠監聽（accept()方法）
  
  并處理請求（如果客戶端請求到來，回傳對應的Socket，否則的話一直等待，執行緒也被阻塞）
客戶端：
- 創建 Socket，需要指定服務器的 ip 和埠號，向服務器發送和接收回應
發送資料：
- 需要使用輸出流（OutputStream），可以通過 DataOutputStream 和 ObjectOutputStream 進行包裝，提高效率
接收資料：
- 使用輸入流（InputStream），使用 DataInputStream 和 ObjectInputStream 進行包裝

服務器端：

public class LoginServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.創建一個 ServerSocket，配置監聽埠
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);

        // 2.使用 ServerSocket 在指定埠監聽
        Socket socket = serverSocket.accept(); // 請求不到，在此阻塞；  請求到了，回傳一個socket，繼續執行

        // 3.接收客戶端的請求資料，輸出結果
        InputStream is = socket.getInputStream(); // 獲取流
        DataInputStream dis = new DataInputStream(is); // 同樣使用資料流進行包裝
        String info = dis.readUTF(); // 讀取對應型別的寫入的資料
        System.out.println("客戶端的請求：" + info);

        // 4.關閉資源
        dis.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客戶端：

public class LoginClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.創建一個 Socket，指明服務器端ip和埠
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8080); // InetAddress.getByName()獲取ip

        // 2.發送資料給服務器端
        OutputStream os = socket.getOutputStream(); // 資訊通過流發送，輸出流
        DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os); // 資料流進行包裝
        dos.writeUTF("userName=lwclick&pwd=123");

        // 3.關閉資源
        dos.close(); // 關閉高層流，低層自動關閉
    }
}

注意：測驗時，服務器端需要先啟動，然后再啟動客戶端

3.2 一次雙向通信

服務器端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
    Socket socket = serverSocket.accept(); 
    InputStream is = socket.getInputStream();
    DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
    String info = dis.readUTF(); 
    System.out.println("客戶端的請求：" + info);

    // ============================== 向客戶端發送資料 =====================================
    // 4. 給客戶端一個回應
    OutputStream os = socket.getOutputStream(); // 此處的socket為接收的客戶端的回應
    DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
    dos.writeUTF("登錄成功，歡迎！");

    // 5.關閉資源
    dos.close();
    dis.close();
    serverSocket.close();
}

客戶端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getL ocalHost(), 8080);
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
    dos.writeUTF("userName=lwclick&pwd=123");

    // ============================== 接收服務器端反饋 =====================================
    // 3.接收服務器端回應，并輸出
    InputStream is = socket.getInputStream();
    DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
    String info = dis.readUTF();
    System.out.println("服務器端的回應：" + info);

    // 4.關閉資源
    dis.close();
    dos.close();
}

3.3 傳輸物件

User 類：在網路上傳輸，類一定要實作序列化介面

public class User implements Serializable {
    private String userId;
    private String password;
    
    // getter / setter / toString / constructor
}

服務器端：

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
    Socket socket = serverSocket.accept(); 
    InputStream is = socket.getInputStream(); 
    
    // =============== 此處使用【物件流】接收資料 ===================
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is); 
    User user = (User)ois.readObject(); 
    System.out.println("客戶端的請求：" + user);
    
    OutputStream os = socket.getOutputStream(); 
    DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
    if (user.getUserId().indexOf("lwclick") >= 0 && user.getPassword().length() > 6) {
        dos.writeUTF("登錄成功，歡迎！");
    } else {
        dos.writeUTF("登錄失敗，請重試！");
    }

    dos.close();
    ois.close();
    serverSocket.close();
}

客戶端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8080);

    // 獲取用戶輸入
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    System.out.print("userId:  ");
    String userId = sc.next();
    System.out.print("password:  ");
    String password = sc.next();
    User user = new User(userId, password);

    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    // 【物件流】進行包裝
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os); 
    oos.writeObject(user);

    InputStream is = socket.getInputStream();
    DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
    String info = dis.readUTF();
    System.out.println("服務器端的回應：" + info);

    dis.close();
    oos.close();
}

3.4 引入多執行緒

將服務器端接到請求后的處理步驟，放到執行緒的 run()方法 中，每過來一個請求，就創建一個執行緒去執行

執行緒類：

public class LoginThread extends Thread {
    private Socket socket;

    public LoginThread() {
    }
    
    public LoginThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        DataOutputStream dos = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            InputStream is = socket.getInputStream();
            ois = new ObjectInputStream(is);
            User user = (User)ois.readObject();
            System.out.println("客戶端的請求：" + user);

            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            dos = new DataOutputStream(os);
            if (user.getUserId().indexOf("lwclick") >= 0 && user.getPassword().length() > 6) {
                dos.writeUTF("登錄成功，歡迎！");
            } else {
                dos.writeUTF("登錄失敗，請重試！");
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (dos != null) {
                    dos.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (ois != null) {
                    ois.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

服務器端： 為每一個登錄請求，創建一個執行緒來處理

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);

    int i = 1;
    while (true) {
        Socket socket = serverSocket.accept();
        
        // 為每一個登錄請求，創建一個執行緒來處理
        new LoginThread(socket).start();

        // 統計客戶端的IP地址和總的請求次數
        InetAddress ia = socket.getInetAddress();
        System.out.println("這是第" + (i++) + "個請求，對方的IP地址是：" + ia.getHostAddress());
    }
}

客戶端：（無需改變）

public static void main(String[] args) throws IOException {
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8080);

    // 獲取用戶輸入
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    System.out.print("userId:  ");
    String userId = sc.next();
    System.out.print("password:  ");
    String password = sc.next();
    User user = new User(userId, password);

    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    // 【物件流】進行包裝
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os); 
    oos.writeObject(user);

    InputStream is = socket.getInputStream();
    DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
    String info = dis.readUTF();
    System.out.println("服務器端的回應：" + info);

    dis.close();
    oos.close();
}

4. UDP編程

無連接的，客戶與咨詢師的在線交流

使用基于 UDP 協議的 Socket 網路編程實作
不需要使用 IO 流實作資料的傳輸
每個資料發送單元被統一封裝成資料包（ip，介面，資料等）的方式，發送方將資料發到網路上，資料包在網路上尋找它要去的目的地

需要使用的類：

DatagramSocket：用于發送或接收資料包
DatagramPacket：資料包

4.1 一次單向通信

客戶端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1.創建一個 Socket，用來發送和接收資料包
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999); // 客戶端監聽的介面

    // 2.使用 socket 發送一個資料包
    String str = "親，在嗎";
    byte[] buf = str.getBytes();
    InetAddress ia = InetAddress.getLocalHost();
    int port = 8888; // 服務器端接收資料的埠號
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, ia, port);
    // 發送資料包
    socket.send(packet);

    // 3.關閉 socket
    socket.close();
}

服務器端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1.創建一個 Socket，用來發送和接收資料包
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);  // 服務器端監聽的介面

    // 2.使用 socket 接收一個資料包
    byte[] buf = new byte[128];
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
    socket.receive(packet); // ip，port等資訊
    System.out.println(new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));
    System.out.println(packet.getAddress());
    System.out.println(packet.getPort());

    // 3.關閉 socket
    socket.close();
}

4.2 多次雙向通信

客戶端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1.創建一個 Socket，用來發送和接收資料包
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999); // 客戶端監聽的介面
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    while (true) {
        String line = sc.nextLine();
        // 2.使用 socket 發送一個資料包
        byte[] buf = line.getBytes();
        InetAddress ia = InetAddress.getLocalHost();
        int port = 8888; // 服務器端接收資料的埠號
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, ia, port);
        // 發送資料包
        socket.send(packet);

        // 如果客戶端輸入 bye，結束對話
        if ("bye".equals(line)) {
            break;
        }

        // 接收服務器端回傳的訊息
        byte[] bytes = new byte[128];
        DatagramPacket packetReceive = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
        socket.receive(packetReceive);
        System.out.println(new String(packetReceive.getData(), 0, packetReceive.getLength()));
    }

    // 3.關閉 socket
    socket.close();
}

服務器端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1.創建一個 Socket，用來發送和接收資料包
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888); // 服務器端監聽的介面
    Scanner sc = new Scanner(System.in);

    while (true) {
        // 2.使用 socket 接收一個資料包
        byte[] buf = new byte[128];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        socket.receive(packet); // ip，port等資訊
        String info = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
        System.out.println(info);
        if ("bye".equals(info)) {
            break;
        }

        // 使用 socket 給客戶端發送一個資料包
        String str = sc.nextLine();
        byte[] bytes = str.getBytes();
        InetAddress address = packet.getAddress(); // 發送資料的客戶端地址
        int port = packet.getPort(); // 埠號
        DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);
        socket.send(sendPacket);
    }

    // 3.關閉 socket
    socket.close();
}

5. 檔案上傳

使用 TCP編程實作檔案上傳功能

思路：進行兩次檔案的復制
- 【客戶端】將檔案從【本地】復制到【網路】
- 【服務端】將檔案從【網路】復制到【本地】

客戶端：

public class UploadClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 創建一個 socket，指明服務器端ip 和監聽埠
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8800);

        // ======================== 上傳檔案到服務端的目的埠 ===========================
        // 本機的源檔案
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("e:/readme.txt")); 
        // 將檔案寫到目的服務器埠的位置
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream()); 

        byte[] buf = new byte[1024];
        int len = bis.read(buf);
        while (len != -1) {
            bos.write(buf, 0, len);
            len = bis.read(buf);
        }

        bos.close();
        bis.close();
    }
}

服務器端：

public class UploadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 創建一個 ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8800);

        // 使用 ServerSocket 在指定埠監聽
        Socket socket = serverSocket.accept();

        // ===================== 從目的埠取檔案 ========================
        // 從目的埠取內容
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream()); 
        // 保存到服務器的本地
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("e:/readme2.txt")); 

        byte[] buf = new byte[1024];
        int len = bis.read(buf);
        while (len != -1) {
            bos.write(buf, 0, len);
            len = bis.read(buf);
        }

        bos.close();
        bis.close();
    }
}

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1. 網路基本概念

1.1 計算機網路

1.2 網路通信協議

1.3 TCP/IP協議堆疊

1.4 TCP協議

1.5 UDP協議

1.6 IP地址和埠

1.7 URL 統一資源定位符

1.8 Socket 套接字

2. 網路編程常用類

2.1 封裝IP地址 – InetAddress

2.2 封裝 IP 和 Port – InetSocketAddress

2.3 URL類

3. TCP編程

3.1 一次單向通信

3.2 一次雙向通信

3.3 傳輸物件

3.4 引入多執行緒

4. UDP編程

4.1 一次單向通信

4.2 多次雙向通信

5. 檔案上傳