20145103《JAVA程序设计》第十周学习总结

网络编程

• 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。

• 网络编程就是两个或多个设备之间的数据交换，其实更具体的说，网络编程就是两个或多个程序之间的数据交换，和普通的单机程序相比，网络程序最大的不同就是需要交换数据的程序运行在不同的计算机上，这样就造成了数据交换的复杂。虽然通过IP地址和端口可以找到网络上运行的一个程序，但是如果需要进行网络编程，则还需要了解网络通讯的过程。

• 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
  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。

• 网络编程步骤：
  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。
  最基本的步骤一般都是这三个步骤，在实际实现时，步骤2会出现重复，在进行代码组织时，由于网络编程是比较耗时的操作，所以一般开启专门的现场进行网络通讯。

• 服务器端网络编程步骤
  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。

Java网络编程技术

（1）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。

（2）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。
3.TCP编程

（1）TCP方式的网络通讯是指在通讯的过程中保持连接，只需要建立一次网络连接，就可以多次传输数据。

（2）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。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。

（3）客户端网络编程：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

最后当数据交换完成以后，关闭网络连接，释放网络连接占用的系统端口和内存等资源，完成网络操作，示例代码如下：

socket1.close();

网络协议

1.网络协议是指对于网络中传输的数据格式的规定。网络协议的实质也是客户端程序和服务器端程序对于数据的一种约定，使用数字来代表内容，进行设计时一般遵循“简单、通用、容易解析”的原则进行。

2.在网络编程中，对于同一个网络程序来说，一般都会涉及到两个网络协议格式：客户端发送数据格式和服务器端反馈数据格式，在实际设计时，需要一一对应。

3.客户端程序和服务器端程序需要进行协议处理的代码分别如下。

客户端程序需要完成的处理为：

1、 客户端发送协议格式的生成
2、 服务器端反馈数据格式的解析

服务器端程序需要完成的处理为：

1、 服务器端反馈协议格式的生成
2、 客户端发送协议格式的解析

4.对于一种网络程序来说，网络协议格式是该程序最核心的技术秘密。

• 网络编程示例

1.质数判别示例

（1）程序功能

客户端程序功能：

a)         接收用户控制台输入
b)         判断输入内容是否合法
c)         按照协议格式生成发送数据
d)         发送数据
e)         接收服务器端反馈
f)          解析服务器端反馈信息，并输出

服务器端程序功能：

a)         接收客户端发送数据
b)         按照协议格式解析数据
c)         判断数字是否是质数
d)         根据判断结果，生成协议数据
e)         将数据反馈给客户端

（2）协议格式

客户端发送协议格式：

将用户输入的数字转换为字符串，再将字符串转换为byte数组即可。
客户端发送“quit”字符串代表结束连接。

服务器端发送协议格式：

反馈数据长度为1个字节。数字0代表是质数，1代表不是质数，2代表协议格式错误。