什么是网络编程?Java如何实现?三次握手和四次挥手?
1. 什么是网络编程
网络编程
:
- 网络编程,就是指在网络通信协议下,不同计算机运行的程序,进行的数据传输,即:计算机与计算机之间,通过网络进行数据传输。
- Java中可以使用
java.net
包下的技术轻松开发出常见的网络应用程序。
常见的软件架构
:
C/S架构
:Client/Server – 客户端/服务器,在用户本地需要下载并安装客户端程序,在远程有一个服务器程序。B/S架构
:Browser/Server – 浏览器/服务器,只需要一个浏览器,用户通过不同的网址,访问不同的服务器。
- BS架构 优缺点:
- ①不需要开发客户端,只需要页面 + 服务端
- ②用户不需要下载,打开浏览器就能使用
- ③如果应用过大,用户体验受到影响(缺)
- CS架构 优缺点:
- ①画面可以做的十分精美,用户体验好
- ②需要开发客户端,也需要开发服务端(缺)
- ③用户需要下载和更新,麻烦(缺)
2. 网络编程三要素
网络编程三要素
:
- IP:设备在网络中的地址,是唯一的标识。
- 端口号:应用程序在设备中唯一的标识。
- 协议:数据在网络中传输的规则,常见:UDP、TCP、http、https、ftp。
IP
IP
全称:Internet Protocol,互联网协议地址,也称IP地址,是分配给网上设备的数字标签。IPv4
:Internet Protocol version 4,互联网通信协议第四版。
- 采用32位地址长度,分成四组,每组范围0~255。
- 最多有2^32个ip,目前已用完。
- 192.168.开头是私有地址,范围在192.168.0.0 – 192.168.255.255,专供组织机构内部局域网使用。
IPv6
: Internet Protocol version 6,互联网通信协议第六版。
- 采用128位地址长度,分为8组。
- 最多有2^128个ip,正是为了解决IPv4不够用而出现的。
端口号
:
- 端口号:应用程序在设备中唯一的标识 。
- 端口号是由两个字节表示的整数,取值范围:0 ~ 65535,其中0 ~ 1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用,平常使用可以使用1024以上的端口号。
- == 注意:一个端口号只能被一个应用程序使用。 ==
协议
:
- 计算机网络中,连接和通信的规则被称为网络通信协议。
- OSI参考模型:世界互联协议标准,全球通信规范,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(TCP/IP协议):事实上的国际标准
⚪ UDP协议
UDP协议
:
- 用户数据报协议(User Datagram Protocol)
- UDP是
面向无连接
通信协议。
- 速度快,但大小限制一次最多发送64K,数据不安全,数据易丢失。
UDP通信程序
:
- 发送数据:
- ① 创建发送端的DatagramSocket对象
- 可以通过传入参数,指定绑定的端口。
- ②数据打包(DatagramPacket)
- ③发送数据
- ④释放资源
/** * @author .29. * @create 2023-10-20 16:44 */ public class UDPSendM { public static void main(String[] args) throws IOException { //1. 创建DatagramSocket对象 // 绑定端口:通过绑定的端口向外发送数据 //空参:随机选取所有可用端口中的一个来绑定 //带参:指定端口号进行绑定 DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(); //2. 打包数据 String str = "这是使用UDP协议发送的数据";//数据 byte[] bytes = str.getBytes(); //转换成字节数组 InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1"); //向这个主机地址发送数据 int port = 10086; //向这个端口发送数据 DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port); //3. 发送数据 datagramSocket.send(datagramPacket); //4.关闭资源 datagramSocket.close(); } }
- 接收数据:
- ①创建DatagramSocket对象
- 一定要绑定端口,端口需要与发送程序的目标端口保持一致!
- ②接受打包好的数据
- ③解析数据包
- ④释放资源
/** * @author .29. * @create 2023-10-20 17:10 */ public class UDPReceiveM { public static void main(String[] args) throws IOException { //1. 创建DatagramSocket对象,必须绑定端口号,并与发送程序的目标端口一致 DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(10086); //2. 接收数据 byte[] bytes = new byte[1024]; DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length); //receive()是阻塞的,在接收到数据前会一直等待 datagramSocket.receive(datagramPacket); //3. 解析数据 byte[] data = datagramPacket.getData(); //传输的数据 InetAddress address = datagramPacket.getAddress();//传输的地址 int length = datagramPacket.getLength();//数据长度 int port = datagramPacket.getPort();//传输的端口号 System.out.println("接收到的数据:" + new String(data,0,length)); System.out.println("数据从端口" + port + "地址" + address + "发来"); //4. 释放资源 datagramSocket.close(); } }
- 输出:
接收到的数据:这是使用UDP协议发送的数据 数据从端口50584地址/127.0.0.1发来
UDP的三种通信方式
:
- ①单播: 一对一进行数据传输
- 上述通信程序采用的就是单播方式。
- ②组播: 一对多进行数据传输
- 组播地址:224.0.0.0 ~ 239.255.255.255,其中224.0.0.0 ~ 224.0.0.225是预留的组播地址。
- 发送端: 第一步创建的是MulticastSocket对象,之后打包数据时目标地址改为组播地址,其余与单播一致。
MulticastSocket ms = new MulticastSocket();
- 接收端: 第一步创建的是MulticastSocket对象,之后将当前机器添加绑定到发送端的目标组播地址中去:
MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000); //获取组播地址的对象 InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1"); //MulticastSocket对象添加绑定到组播地址 ms.joinGroup(address);
- ③广播: 向所有机器进行数据传输
- 广播地址:225.225.225.225
- 实现广播,只需要在单播的发送端基础上,将目标地址改为广播地址的225.225.225.225。
⚪ TCP协议
TCP协议
:
- 传输控制报协议(Transmission Control Protocol)
- UDP是
面向连接
通信协议。
- 虽速度慢,但没有大小限制,且数据安全。
TCP通信程序
:
- TCP协议是一种可靠的网络协议,它在通信的两端各建立一个Socket对象,通信之前要保证连接已经建立,通过Socket产生IO流来进行网络通信。
- 客户端:
- ①创建客户端的Socket对象(Socket),与指定服务端连接
Socket(String host,int port)
- ②获取输出流,写数据
OutputStream getOutputStream()
- ③释放资源
void close()
/** * @author .29. * @create 2023-10-20 20:14 */ public class TCPClient { public static void main(String[] args) throws IOException { //1. 创建Socket对象,与服务端建立连接 Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10000); //2. 获取字节输出流 OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); //3. 发送数据 String s = "这边是客户端,你好呀服务端!"; outputStream.write(s.getBytes()); //4. 关闭资源 outputStream.close(); socket.close(); } }
- 服务端:
- ①创建服务端的Socket对象(ServerSocket)
ServerSocket(int port)
- ②监听客户端连接,返回一个Socket对象
Socket accept()
- ③获取输入流,读数据,并显示
InputStream getInputStream()
- ④释放资源
void close()
/** * @author .29. * @create 2023-10-20 20:17 */ public class TCPServer { public static void main(String[] args) throws IOException { //1. 获取服务端Socket对象,端口号与客户端目标端口号一致 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10000); //2. 返回一个Socket对象 Socket accept = serverSocket.accept(); //3. 获取字节输入流 InputStream inputStream = accept.getInputStream(); InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream); //4. 获取数据,显示 int i; System.out.println("接收到数据:"); while((i = inputStreamReader.read()) != -1){ System.out.print((char)i); } //5. 释放资源 inputStreamReader.close(); accept.close(); serverSocket.close(); } }
· 三次握手和四次挥手
三次握手(确保连接建立)
:
- ①客户端首先会向服务器发送连接请求,之后开始等待,等待服务器确认。
- ②服务器接收到请求后,向客户端返回一个响应,告诉客户端收到请求了。
- ③得到服务器确认后,再次向服务器发送确认信息,建立连接。
四次挥手(确保连接断开,且数据处理完毕)
:
- ①客户端首先向服务器发送取消连接的请求,而后等待响应。
- ②服务器向客户端返回一个响应,表示收到了取消连接的请求,之后服务器开始处理数据。
- ③服务器将数据处理完毕后,再次向客户端发出确认取消信息。
- ④客户端再次发送确认消息,连接取消。
3. InetAddress类
InetAddress类的使用
:
static InetAddress getByName(String host)
:获取主机名称的IP地址,主机名称可以是机器名称,也可以是IP地址。
String getHostName()
:获取此IP地址的主机名。String getHostAddress()
:返回文本显示中的IP地址字符串。
/** * @author .29. * @create 2023-10-20 15:51 */ public class InetAddressDemo { public static void main(String[] args) throws UnknownHostException { //1. 获取InetAddress对象(一台设备的对象),传入的可以是IP地址,也可以是机器名称 InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("LAPTOP-TB1IVJR9"); System.out.println(inetAddress); // LAPTOP-TB1IVJR9/192.168.88.1 InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("192.168.88.1"); System.out.println(inetAddress2); // /192.168.88.1 //2. 获取InetAddress对象的设备名称 String hostName = inetAddress.getHostName(); System.out.println(hostName); // LAPTOP-TB1IVJR9 //3. 获取InetAddress对象的ip地址字符串 String hostAddress = inetAddress.getHostAddress(); System.out.println(hostAddress); // 192.168.88.1 } }