Java入门15---网络编程

1. 位于网络中的计算机具有唯一的IP地址，这样不同的主机可以互相区分。
2. 客户端－服务器是一种最常见的网络应用程序模型。服务器是一个为其客户端提供某种特定 服务的硬件或软件。客户机是一个用户应用程序，用于访问某台服务器提供的服务。端口号 是对一个服务的访问场所，它用于区分同一物理计算机上的多个服务。套接字用于连接客户 端和服务器，客户端和服务器之间的每个通信会话使用一个不同的套接字。TCP协议用于实 现面向连接的会话。
3. Java 中有关网络方面的功能都定义在java.net 程序包中。Java 用 InetAddress对象表示IP 地址，该对象里有两个字段：主机名(String) 和 IP 地址(int)。
4. 类 Socket 和 ServerSocket 实现了基于TCP协议的客户端－服务器程序。Socket是客户端和服务器之间的一个连接，连接创建的细节被隐藏了。这个连接提供了一个安全的数据传输 通道，这是因为 TCP协议可以解决数据在传送过程中的丢失、损坏、重复、乱序以及网络 拥挤等问题，它保证数据可靠的传送。
5. 类 URL 和 URLConnection 提供了最高级网络应用。URL的网络资源的位置来同一表示 Internet 上各种网络资源。通过URL对象可以创建当前应用程序和 URL 表示的网络资源之 间的连接，这样当前程序就可以读取网络资源数据，或者把自己的数据传送到网络上去。

一、概述

网络编程的目的：直接或间接地通过网络协议与其它计算机实现数据交换，进行通讯。
网络编程中有两个主要的问题：

1. 如何准确地定位网络上一台或多台主机；定位主机上的特定的应用
2. 找到主机后如何可靠高效地进行数据传输

二、网络通信要素概述

如何实现网络中的主机互相通信
(1)通信双方地址：IP + 端口号
(2)一定的规则（即：网络通信协议。有两套参考模型）
---| OSI参考模型：模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广
---| TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)：事实上的国际标准。

三、通信要素1：IP和端口号

1.IP地址：InetAddress

1. 唯一的标识 Internet 上的计算机（通信实体）
2. 本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1 主机名(hostName)：localhost
3. IP地址分类方式1：IPV4 和 IPV6
   1. IPV4：4个字节组成，4个0-255。大概42亿，30亿都在北美，亚洲4亿。2011年初已经用尽。以点分十进制表示，如192.168.0.1
   2. IPV6：128位（16个字节），写成8个无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示， 数之间用冒号（：）分开，如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39:1984
      IP地址分类方式2：公网地址(万维网使用)和私有地址(局域网使用)。192.168. 开头的就是私有址址，范围即为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用

2.端口号

1. 端口号标识正在计算机上运行的进程（程序）
2. 不同的进程有不同的端口号
3. 被规定为一个 16 位的整数 0~65535。
4. 端口分类：
   1. 公认端口：0~1023。被预先定义的服务通信占用（如：HTTP占用端口 80，FTP占用端口21，Telnet占用端口23）
   2. 注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序。（如：Tomcat占 用端口8080，MySQL占用端口3306，Oracle占用端口1521等）。
   3. 动态/私有端口：49152~65535。

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。

3.InetAddress类

1. Internet上的主机有两种方式表示地址：
   1. 域名(hostName)：www.atguigu.com
   2. IP 地址(hostAddress)：202.108.35.210
2. InetAddress类主要表示IP地址，两个子类：Inet4Address、Inet6Address。
3. InetAddress 类对象含有一个 Internet 主机地址的域名和IP地址： www.atguigu.com 和 202.108.35.210。
4. 域名容易记忆，当在连接网络时输入一个主机的域名后，域名服务器(DNS) 负责将域名转化成IP地址，这样才能和主机建立连接。 -------域名解析

四、通信要素2：网络协议

1.TCP和UDP

1. TCP协议：
   1. 使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道
   2. 传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的
   3. TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端。
   4. 在连接中可进行大数据量的传输
   5. 传输完毕，需释放已建立的连接，效率低
2. UDP协议：
   1. 将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
   2. 每个数据报的大小限制在64K内
   3. 发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，故是不可靠的
   4. 可以广播发送
   5. 发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快

2.Socket

1. 利用套接字(Socket)开发网络应用程序早已被广泛的采用，以至于成为事实上的标准。
2. 网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。
3. 通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点。
4. 网络通信其实就是Socket间的通信。
5. Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输。
6. 一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端。
7. Socket分类
   流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依赖的字节流服务
   数据报套接字（datagram socket）：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务

哪些Socket API会阻塞：accept（server socket的accpet()监听客户端连接）、connect、recv(recvfrom)、send(sendto)、closesocket、select(poll或epoll)

Socket哪些操作可能会进入阻塞状态 (ABC)
A. server socket的accpet()监听客户端连接
B. 执行socket的输出流写数据
C. 执行socket的输入流读取数据
D. Socket的getOutputStream()，getInputStream()

五、TCP网络编程

1.客户端Socket和服务端socket的工作过程

2.举例

六、UDP网络编程

1.工作流程

1. 类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。
2. UDP数据报通过数据报套接字 DatagramSocket发送和接收，系统不保证 UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。
3. DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。
4. UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和 接收方的连接。如同发快递包裹一样。

流程：

1. DatagramSocket与DatagramPacket
2. 建立发送端，接收端
3. 建立数据包
4. 调用Socket的发送、接收方法
5. 关闭Socket 发送端与接收端是两个独立的运行程序

2.常用方法

3.举例

七、URL编程

1.URL类

1. URL(Uniform Resource Locator)：统一资源定位符，它表示 Internet 上某一 资源的地址。
2. 它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate 这个资源。
3. 通过 URL 我们可以访问 Internet 上的各种网络资源，比如最常见的 www，ftp 站点。浏览器通过解析给定的 URL 可以在网络上查找相应的文件或其他资源。

URL的基本结构由5部分组成：
<传输协议>://<主机名>:<端口号>/<文件名>#片段名?参数列表
例如: http://192.168.1.100:8080/helloworld/index.jsp#a?username=shkstart&password=123
// #片段名：即锚点，例如看小说，直接定位到章节
// 参数列表格式：参数名=参数值&参数名=参数值....

2.URL类构造器

1. 为了表示URL，java.net 中实现了类 URL。我们可以通过下面的构造器来初 始化一个 URL 对象：
   1. public URL (String spec)：通过一个表示URL地址的字符串可以构造一个URL对象。例 如：URL url = new URL ("http://www. atguigu.com/");
   2. public URL(URL context, String spec)：通过基 URL 和相对 URL 构造一个 URL 对象。 例如：URL downloadUrl = new URL(url, “download.html")
   3. public URL(String protocol, String host, String file); 例如：new URL("http", "www.atguigu.com", “download. html");
   4. public URL(String protocol, String host, int port, String file); 例如: URL gamelan = new URL("http", "www.atguigu.com", 80, “download.html");
2. URL类的构造器都声明抛出非运行时异常，必须要对这一异常进行处理，通 常是用 try-catch 语句进行捕获。

3.URL类常用方法

一个URL对象生成后，其属性是不能被改变的，但可以通过它给定的 方法来获取这些属性：
public String getProtocol( ) 获取该URL的协议名
public String getHost( ) 获取该URL的主机名
public String getPort( ) 获取该URL的端口号
public String getPath( ) 获取该URL的文件路径
public String getFile( ) 获取该URL的文件名
public String getQuery( ) 获取该URL的查询名

4.URLConnection类

1. URL的方法 openStream()：能从网络上读取数据
2. 若希望输出数据，例如向服务器端的 CGI （公共网关接口-Common Gateway Interface-的简称，是用户浏览器和服务器端的应用程序进行连接的接口）程序发送一 些数据，则必须先与URL建立连接，然后才能对其进行读写，此时需要使用 URLConnection 。
3. URLConnection：表示到URL所引用的远程对象的连接。当与一个URL建立连接时， 首先要在一个 URL 对象上通过方法 openConnection() 生成对应的 URLConnection 对象。如果连接过程失败，将产生IOException.
   URL netchinaren = new URL ("http://www.atguigu.com/index.shtml");
   URLConnectonn u = netchinaren.openConnection( );

通过URLConnection对象获取的输入流和输出流，即可以与现有的CGI 程序进行交互。

1. public Object getContent( ) throws IOException
2. public int getContentLength( )
3. public String getContentType( )
4. public long getDate( )
5. public long getLastModified( )
6. public InputStream getInputStream( )throws IOException
7. public OutputSteram getOutputStream( )throws IOException

5.URI、URL和URN的区别

URI，是uniform resource identifier，统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源。而URL是uniform resource locator，统一资源定位符，它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。 而URN，uniform resource name，统一资源命名，是通过名字来标识资源， 比如mailto:java-net@java.sun.com。也就是说，URI是以一种抽象的，高层次概念定义统一资源标识，而URL和URN则是具体的资源标识的方式。URL 和URN都是一种URI。
在Java的URI中，一个URI实例可以代表绝对的，也可以是相对的，只要它符合URI的语法规则。而URL类则 不仅符合语义，还包含了定位该资源的信息， 因此它不能是相对的。