20145107 《Java程序设计》第十周学习总结
学号 《Java程序设计》第十周学习总结
教材学习内容总结
网络编程大体概述：
1.网络编程的概念：
网络编程就是在两个或两个以上的设备(例如计算机)之间传输数据。程序员所作的事情就是把数据发送到指定的位置，或者接收到指定的数据，这个就是狭义的网络编程范畴。在发送和接收数据时，大部分的程序设计语言都设计了专门的API实现这些功能，程序员只需要调用即可。网络编程的实质就是两个(或多个)设备(例如计算机)之间的数据传输。按照计算机网络的定义，通过一定的物理设备将处于不同位置的计算机连接起来组成的网络，这个网络中包含的设备有：计算机、路由器、交换机等等。网络最主要的优势在于共享：共享设备和数据，现在共享设备最常见的是打印机，一个公司一般一个打印机即可，共享数据就是将大量的数据存储在一组机器中，其它的计算机通过网络访问这些数据，例如网站、银行服务器等等。
2.网络通讯方式：
在现有的网络中，网络通讯的方式主要有两种：
1、 TCP(传输控制协议)方式
2、 UDP(用户数据报协议)方式
在网络通讯中，TCP方式就类似于拨打电话，使用该种方式进行网络通讯时，需要建立专门的虚拟连接，然后进行可靠的数据传输，如果数据发送失败，则客户端会自动重发该数据。而UDP方式就类似于发送短信，使用这种方式进行网络通讯时，不需要建立专门的虚拟连接，传输也不是很可靠，如果发送失败则客户端无法获得。这两种传输方式都是实际的网络编程中进行使用，重要的数据一般使用TCP方式进行数据传输，而大量的非核心数据则都通过UDP方式进行传递，在一些程序中甚至结合使用这两种方式进行数据的传递。由于TCP需要建立专用的虚拟连接以及确认传输是否正确，所以使用TCP方式的速度稍微慢一些，而且传输时产生的数据量要比UDP稍微大一些。
3.客户端网络编程技术：
客户端(Client)是指网络编程中首先发起连接的程序，客户端一般实现程序界面和基本逻辑实现，在进行实际的客户端编程时，无论客户端复杂还是简单，以及客户端实现的方式，客户端的编程主要由三个步骤实现：
1、 建立网络连接
客户端网络编程的第一步都是建立网络连接。在建立网络连接时需要指定连接到的服务器的IP地址和端口号，建立完成以后，会形成一条虚拟的连接，后续的操作就可以通过该连接实现数据交换了。
2、 交换数据
连接建立以后，就可以通过这个连接交换数据了。交换数据严格按照请求响应模型进行，由客户端发送一个请求数据到服务器，服务器反馈一个响应数据给客户端，如果客户端不发送请求则服务器端就不响应。
根据逻辑需要，可以多次交换数据，但是还是必须遵循请求响应模型。
3、 关闭网络连接
在数据交换完成以后，关闭网络连接，释放程序占用的端口、内存等系统资源，结束网络编程。
4.服务器网络编程技术：
服务器端(Server)是指在网络编程中被动等待连接的程序，服务器端一般实现程序的核心逻辑以及数据存储等核心功能。服务器端的编程步骤和客户端不同，是由四个步骤实现，依次是：
1、 监听端口
服务器端属于被动等待连接，所以服务器端启动以后，不需要发起连接，而只需要监听本地计算机的某个固定端口即可。
这个端口就是服务器端开放给客户端的端口，服务器端程序运行的本地计算机的IP地址就是服务器端程序的IP地址。
2、 获得连接
当客户端连接到服务器端时，服务器端就可以获得一个连接，这个连接包含客户端的信息，例如客户端IP地址等等，服务器端和客户端也通过该连接进行数据交换。
一般在服务器端编程中，当获得连接时，需要开启专门的线程处理该连接，每个连接都由独立的线程实现。
3、 交换数据
服务器端通过获得的连接进行数据交换。服务器端的数据交换步骤是首先接收客户端发送过来的数据，然后进行逻辑处理，再把处理以后的结果数据发送给客户端。简单来说，就是先接收再发送，这个和客户端的数据交换数序不同。
其实，服务器端获得的连接和客户端连接是一样的，只是数据交换的步骤不同。
当然，服务器端的数据交换也是可以多次进行的。
在数据交换完成以后，关闭和客户端的连接。
4、 关闭连接
当服务器程序关闭时，需要关闭服务器端，通过关闭服务器端使得服务器监听的端口以及占用的内存可以释放出来，实现了连接的关闭。
网络编程中的Java技术：
1.网络编程中的Java类：
Java语言是在网络环境下诞生的，所以Java语言虽然不能说是对于网络编程的支持最好的语言，但是必须说是一种对于网络编程提供良好支持的语言，使用Java语言进行网络编程将是一件比较轻松的工作。和网络编程有关的基本API位于java.net包中，该包中包含了基本的网络编程实现，该包是网络编程的基础。该包中既包含基础的网络编程类，也包含封装后的专门处理WEB相关的处理类。
Java中有一个基础的网络类——InetAddress类。该类的功能是代表一个IP地址，并且将IP地址和域名相关的操作方法包含在该类的内部。代码如下：
package inetaddressdemo;
import java.net.*;
/**
* 演示InetAddress类的基本使用
*/
public class InetAddressDemo {
public static void main(String[] args) {
try{
//使用域名创建对象
InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("www.163.com");
System.out.println(inet1);
//使用IP创建对象
InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
System.out.println(inet2);
//获得本机地址对象
InetAddress inet3 = InetAddress.getLocalHost();
System.out.println(inet3);
//获得对象中存储的域名
String host = inet3.getHostName();
System.out.println("域名：" + host);
//获得对象中存储的IP
String ip = inet3.getHostAddress();
System.out.println("IP:" + ip);
}catch(Exception e){}
}
}
2.TCP编程：
网络通讯的方式有TCP和UDP两种，其中TCP方式的网络通讯是指在通讯的过程中保持连接，有点类似于打电话，只需要拨打一次号码(建立一次网络连接)，就可以多次通话(多次传输数据)。这样方式在实际的网络编程中，由于传输可靠，类似于打电话，如果甲给乙打电话，乙说没有听清楚让甲重复一遍，直到乙听清楚为止，实际的网络传输也是这样，如果发送的一方发送的数据接收方觉得有问题，则网络底层会自动要求发送方重发，直到接收方收到为止。
在Java语言中，对于TCP方式的网络编程提供了良好的支持，在实际实现时，以java.net.Socket类代表客户端连接，以java.net.ServerSocket类代表服务器端连接。在进行网络编程时，底层网络通讯的细节已经实现了比较高的封装，所以在程序员实际编程时，只需要指定IP地址和端口号码就可以建立连接了。正是由于这种高度的封装，一方面简化了Java语言网络编程的难度，另外也使得使用Java语言进行网络编程时无法深入到网络的底层，所以使用Java语言进行网络底层系统编程很困难，具体点说，Java语言无法实现底层的网络嗅探以及获得IP包结构等信息
在客户端网络编程中，首先需要建立连接，在Java API中以java.net.Socket类的对象代表网络连接，所以建立客户端网络连接，也就是创建Socket类型的对象，该对象代表网络连接，示例如下：
Socket socket1 = new Socket(“192.168.1.103”,10000);
Socket socket2 = new Socket(“www.sohu.com”,80);
连接一旦建立，则完成了客户端编程的第一步，紧接着的步骤就是按照“请求-响应”模型进行网络数据交换，在Java语言中，数据传输功能由Java IO实现，也就是说只需要从连接中获得输入流和输出流即可，然后将需要发送的数据写入连接对象的输出流中，在发送完成以后从输入流中读取数据即可。示例代码如下：
OutputStream os = socket1.getOutputStream(); //获得输出流
InputStream is = socket1.getInputStream(); //获得输入流
如果需要在控制台下面编译和运行该代码，需要首先在控制台下切换到源代码所在的目录，然后依次输入编译和运行命令：
javac –d . SimpleSocketClient.java
java tcp.SimpleSocketClient
TCP编程中的深入问题探讨：
- 1.如何复用Socket连接？
客户端中建立了一次连接，只发送一次数据就关闭了，这就相当于拨打电话时，电话打通了只对话一次就关闭了，其实更加常用的应该是拨通一次电话以后多次对话，这就是复用客户端连接。如何实现建立一次连接，进行多次数据交换呢？其实很简单，建立连接以后，将数据交换的逻辑写到一个循环中就可以了。这样只要循环不结束则连接就不会被关 闭。按照这种思路，可以改造一下上面的代码，让该程序可以在建立连接一次以后，发送三次数据，当然这里的次数也可以是多次，示例代码如下：
package tcp;
import java.io.*;
import java.net.*;
/**
* 复用连接的Socket客户端
* 功能为：发送字符串“Hello”到服务器端，并打印出服务器端的反馈
*/
public class MulSocketClient {
public static void main(String[] args) {
Socket socket = null;
InputStream is = null;
OutputStream os = null;
//服务器端IP地址
String serverIP = "127.0.0.1";
//服务器端端口号
int port = 10000;
//发送内容
String data[] ={"First","Second","Third"};
try {
//建立连接
socket = new Socket(serverIP,port);
//初始化流
os = socket.getOutputStream();
is = socket.getInputStream();
byte[] b = new byte[1024];
for(int i = 0;i < data.length;i++){
//发送数据
os.write(data[i].getBytes());
//接收数据
int n = is.read(b);
//输出反馈数据
System.out.println("服务器反馈：" + new String(b,0,n));
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace(); //打印异常信息
}finally{
try {
//关闭流和连接
is.close();
os.close();
socket.close();
} catch (Exception e2) {}
}
}
}
该示例程序和前面的代码相比，将数据交换部分的逻辑写在一个for循环的内容，这样就可以建立一次连接，依次将data数组中的数据按照顺序发送给服务器端了。
如果按照客户端实现的逻辑，也可以复用服务器端的连接，实现的原理也是将服务器端的数据交换逻辑写在循环中即可，按照该种思路改造以后的服务器端代码为：
package tcp;
import java.io.*;
import java.net.*;
/**
* 复用连接的echo服务器
* 功能：将客户端发送的内容反馈给客户端
*/
public class MulSocketServer {
public static void main(String[] args) {
ServerSocket serverSocket = null;
Socket socket = null;
OutputStream os = null;
InputStream is = null;
//监听端口号
int port = 10000;
try {
//建立连接
serverSocket = new ServerSocket(port);
System.out.println("服务器已启动：");
//获得连接
socket = serverSocket.accept();
//初始化流
is = socket.getInputStream();
os = socket.getOutputStream();
byte[] b = new byte[1024];
for(int i = 0;i < 3;i++){
int n = is.read(b);
//输出
System.out.println("客户端发送内容为：" + new String(b,0,n));
//向客户端发送反馈内容
os.write(b, 0, n);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally{
try{
//关闭流和连接
os.close();
is.close();
socket.close();
serverSocket.close();
}catch(Exception e){}
}
}
}
- 2.如何使服务器端支持多个客户端同时工作？
一个服务器端一般都需要同时为多个客户端提供通讯，如果需要同时支持多个客户端，则必须使用前面介绍的线程的概念。简单来说，也就是当服务器端接收到一个连接时，启动一个专门的线程处理和该客户端的通讯。按照这个思路改写的服务端示例程序将由两个部分组成，MulThreadSocketServer类实现服务器端控制，实现接收客户端连接，然后开启专门的逻辑线程处理该连接，LogicThread类实现对于一个客户端连接的逻辑处理，将处理的逻辑放置在该类的run方法中。该示例的代码实现为：
package tcp;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
* 支持多客户端的服务器端实现
*/
public class MulThreadSocketServer {
public static void main(String[] args) {
ServerSocket serverSocket = null;
Socket socket = null;
//监听端口号
int port = 10000;
try {
//建立连接
serverSocket = new ServerSocket(port);
System.out.println("服务器已启动：");
while(true){
//获得连接
socket = serverSocket.accept();
//启动线程
new LogicThread(socket);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally{
try{
//关闭连接
serverSocket.close();
}catch(Exception e){}
}
}
}
在该示例代码中，也将数据发送和接收的逻辑写在了一个for循环内部，只是在实现时硬性的将循环次数规定成了3次，这样代码虽然比较简单，但是通用性比较差。
教材学习中的问题和解决过程
在代码的运行中，，由于没有加入RSA的相关文件，导致程序出现了一些问题，后来，又向里面加入了一个RSA的文件，在与src的同级目录下生成了两个文件：
程序运行成功了！
本周代码托管截图
本周代码统计：
学习进度条
| 代码行数（新增/累积） | 博客量（新增/累积） | 学习时间（新增/累积） | 重要成长 | |
|---|---|---|---|---|
| 目标 | 5000行 | 30篇 | 400小时 | |
| 第一周 | 200/200 | 2/2 | 20/20 | |
| 第二周 | 100/300 | 1/3 | 18/38 | |
| 第三周 | 200/500 | 1/4 | 22/60 | |
| 第四周 | 250/750 | 1/5 | 30/90 | |
| 第五周 | 450/1200 | 1/6 | 20/110 | |
| 第六周 | 400/1600 | 2/8 | 30/140 | |
| 第七周 | 150/1750 | 2/10 | 30/170 | |
| 第八周 | 500/2250 | 2/12 | 30/200 | |
| 第九周 | 230/2580 | 2/14 | 30/230 | |
| 第十周 | 188/2768 | 2/16 | 35/265 |
