从零开始学习 Java:简单易懂的入门指南之网络编程(三十七)

本文涉及的产品
公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
云解析 DNS,旗舰版 1个月
简介: 从零开始学习 Java:简单易懂的入门指南之网络编程(三十七)


1. 网络编程入门

1.1 网络编程概述

  • 计算机网络
    是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。
  • 网络编程
    在网络通信协议下,不同计算机上运行的程序,可以进行数据传输。

1.2 网络编程三要素

  • IP地址
    要想让网络中的计算机能够互相通信,必须为每台计算机指定一个标识号,通过这个标识号来指定要接收数据的计算机和识别发送的计算机,而IP地址就是这个标识号。也就是设备的标识。
  • 端口
    网络的通信,本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序,那么在网络通信时,如何区分这些应用程序呢?如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备,那么端口号就可以唯一标识设备中的应用程序了。也就是应用程序的标识。
  • 协议
    通过计算机网络可以使多台计算机实现连接,位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则,这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中,这些连接和通信的规则被称为网络通信协议,它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定,通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。常见的协议有UDP协议和TCP协议。

1.3 IP地址

IP地址:是网络中设备的唯一标识。

  • IP地址分为两大类
  • IPv4:是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。按照TCP/IP规定,IP地址用二进制来表示,每个IP地址长32bit,也就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“11000000 10101000 00000001 01000010”,这么长的地址,处理起来也太费劲了。为了方便使用,IP地址经常被写成十进制的形式,中间使用符号“.”分隔不同的字节。于是,上面的IP地址可以表示为“192.168.1.66”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”,这显然比1和0容易记忆得多。
  • IPv6:由于互联网的蓬勃发展,IP地址的需求量愈来愈大,但是网络地址资源有限,使得IP的分配越发紧张。为了扩大地址空间,通过IPv6重新定义地址空间,采用128位地址长度,每16个字节一组,分成8组十六进制数,这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。
  • DOS常用命令:
  • ipconfig:查看本机IP地址
  • ping IP地址:检查网络是否连通
  • 特殊IP地址:
  • 127.0.0.1:是回送地址,可以代表本机地址,一般用来测试使用。

1.4 InetAddress

InetAddress:此类表示Internet协议(IP)地址。

  • 相关方法
方法名 说明
static InetAddress getByName(String host) 确定主机名称的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
  • 代码演示
public class InetAddressDemo {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
    //InetAddress address = InetAddress.getByName("itheima");
        InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.1.66");
        //public String getHostName():获取此IP地址的主机名
        String name = address.getHostName();
        //public String getHostAddress():返回文本显示中的IP地址字符串
        String ip = address.getHostAddress();
        System.out.println("主机名:" + name);
        System.out.println("IP地址:" + ip);
    }
}

1.5 端口和协议

  • 端口
  • 设备上应用程序的唯一标识。
  • 端口号
  • 用两个字节表示的整数,它的取值范围是065535。其中,01023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用,普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用,会导致当前程序启动失败。
  • 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。
  • UDP协议
  • 用户数据报协议(User Datagram Protocol)
  • UDP是无连接通信协议,即在数据传输时,数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说,当一台计算机向另外一台计算机发送数据时,发送端不会确认接收端是否存在,就会发出数据,同样接收端在收到数据时,也不会向发送端反馈是否收到数据。
  • 由于使用UDP协议消耗系统资源小,通信效率高,所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输。
  • 例如视频会议通常采用UDP协议,因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包,也不会对接收结果产生太大影响。但是在使用UDP协议传送数据时,由于UDP的面向无连接性,不能保证数据的完整性,因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。
  • TCP协议
  • 传输控制协议 (Transmission Control Protocol)
  • TCP协议是面向连接的通信协议,即传输数据之前,在发送端和接收端建立逻辑连接,然后再传输数据,它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端,由客户端向服务端发出连接请求,每次连接的创建都需要经过“三次握手”。
  • 三次握手:TCP协议中,在发送数据的准备阶段,客户端与服务器之间的三次交互,以保证连接的可靠。
    第一次握手,客户端向服务器端发出连接请求,等待服务器确认。
    第二次握手,服务器端向客户端回送一个响应,通知客户端收到了连接请求。
    第三次握手,客户端再次向服务器端发送确认信息,确认连接。
  • 完成三次握手,连接建立后,客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性,TCP协议可以保证传输数据的安全,所以应用十分广泛。例如上传文件、下载文件、浏览网页等。

2.UDP通信程序

2.1 UDP发送数据

  • Java中的UDP通信
  • UDP协议是一种不可靠的网络协议,它在通信的两端各建立一个Socket对象,但是这两个Socket只是发送,接收数据的对象,因此对于基于UDP协议的通信双方而言,没有所谓的客户端和服务器的概念。
  • Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket。
  • 构造方法
方法名 说明
DatagramSocket() 创建数据报套接字并将其绑定到本机地址上的任何可用端口
DatagramPacket(byte[] buf,int len,InetAddress add,int port) 创建数据包,发送长度为len的数据包到指定主机的指定端口
  • 相关方法
方法名 说明
void send(DatagramPacket p) 发送数据报包
void close() 关闭数据报套接字
void receive(DatagramPacket p) 从此套接字接受数据报包
  • 发送数据的步骤
  • 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
  • 创建数据,并把数据打包
  • 调用DatagramSocket对象的方法发送数据
  • 关闭发送端
  • 代码演示
public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
        // DatagramSocket() 构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上的任何可用端口
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        //创建数据,并把数据打包
        //DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
        //构造一个数据包,发送长度为 length的数据包到指定主机上的指定端口号。
        byte[] bys = "hello,udp,我来了".getBytes();
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10086);
        //调用DatagramSocket对象的方法发送数据
        //void send(DatagramPacket p) 从此套接字发送数据报包
        ds.send(dp);
        //关闭发送端
        //void close() 关闭此数据报套接字
        ds.close();
    }
}

2.2UDP接收数据

  • 接收数据的步骤
  • 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
  • 创建一个数据包,用于接收数据
  • 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
  • 解析数据包,并把数据在控制台显示
  • 关闭接收端
  • 构造方法
方法名 说明
DatagramPacket(byte[] buf, int len) 创建一个DatagramPacket用于接收长度为len的数据包
  • 相关方法
方法名 说明
byte[] getData() 返回数据缓冲区
int getLength() 返回要发送的数据的长度或接收的数据的长度
  • 示例代码
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);
        //创建一个数据包,用于接收数据
        byte[] bys = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
        //调用DatagramSocket对象的方法接收数据
        ds.receive(dp);
        //解析数据包,并把数据在控制台显示
        System.out.println("数据是:" + new String(dp.getData(), 0,                                             dp.getLength()));
        }
    }
}

2.3UDP通信程序练习

  • 案例需求
    UDP发送数据:数据来自于键盘录入,直到输入的数据是886,发送数据结束。
    UDP接收数据:因为接收端不知道发送端什么时候停止发送,故采用死循环接收。
  • 代码实现
/*
    UDP发送数据:
        数据来自于键盘录入,直到输入的数据是886,发送数据结束
 */
public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        //键盘录入数据
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            String s = sc.nextLine();
            //输入的数据是886,发送数据结束
            if ("886".equals(s)) {
                break;
            }
            //创建数据,并把数据打包
            byte[] bys = s.getBytes();
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getByName("192.168.1.66"), 12345);
            //调用DatagramSocket对象的方法发送数据
            ds.send(dp);
        }
        //关闭发送端
        ds.close();
    }
}
/*
    UDP接收数据:
        因为接收端不知道发送端什么时候停止发送,故采用死循环接收
 */
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);
        while (true) {
            //创建一个数据包,用于接收数据
            byte[] bys = new byte[1024];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
            //调用DatagramSocket对象的方法接收数据
            ds.receive(dp);
            //解析数据包,并把数据在控制台显示
            System.out.println("数据是:" + new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()));
        }
        //关闭接收端
//        ds.close();
    }
}

2.4UDP三种通讯方式

  • 单播
    单播用于两个主机之间的端对端通信。
  • 组播
    组播用于对一组特定的主机进行通信。
  • 广播
    广播用于一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信。

2.5UDP组播实现

  • 实现步骤
  • 发送端
  1. 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
  2. 创建数据,并把数据打包(DatagramPacket)
  3. 调用DatagramSocket对象的方法发送数据(在单播中,这里是发给指定IP的电脑但是在组播当中,这里是发给组播地址)
  4. 释放资源
  • 接收端
  1. 创建接收端Socket对象(MulticastSocket)
  2. 创建一个箱子,用于接收数据
  3. 把当前计算机绑定一个组播地址
  4. 将数据接收到箱子中
  5. 解析数据包,并打印数据
  6. 释放资源
  • 代码实现
// 发送端
public class ClinetDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        String s = "hello 组播";
        byte[] bytes = s.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.1.0");
        int port = 10000;
        // 2. 创建数据,并把数据打包(DatagramPacket)
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
        // 3. 调用DatagramSocket对象的方法发送数据(在单播中,这里是发给指定IP的电脑但是在组播当中,这里是发给组播地址)
        ds.send(dp);
        // 4. 释放资源
        ds.close();
    }
}
// 接收端
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建接收端Socket对象(MulticastSocket)
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
        // 2. 创建一个箱子,用于接收数据
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
        // 3. 把当前计算机绑定一个组播地址,表示添加到这一组中.
        ms.joinGroup(InetAddress.getByName("224.0.1.0"));
        // 4. 将数据接收到箱子中
        ms.receive(dp);
        // 5. 解析数据包,并打印数据
        byte[] data = dp.getData();
        int length = dp.getLength();
        System.out.println(new String(data,0,length));
        // 6. 释放资源
        ms.close();
    }
}

2.6UDP广播实现

  • 实现步骤
  • 发送端
  1. 创建发送端Socket对象(DatagramSocket)。
  2. 创建存储数据的箱子,将广播地址封装进去。
  3. 发送数据。
  4. 释放资源。
  • 接收端
  1. 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)。
  2. 创建一个数据包,用于接收数据。。
  3. 调用DatagramSocket对象的方法接收数据。
  4. 解析数据包,并把数据在控制台显示。
  5. 关闭接收端。
  • 代码实现
// 发送端
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建发送端Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
    // 2. 创建存储数据的箱子,将广播地址封装进去
        String s = "广播 hello";
        byte[] bytes = s.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
        int port = 10000;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
    // 3. 发送数据
        ds.send(dp);
    // 4. 释放资源
        ds.close();
    }
}
// 接收端
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10000);
        // 2. 创建一个数据包,用于接收数据
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
        // 3. 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
        ds.receive(dp);
        // 4. 解析数据包,并把数据在控制台显示
        byte[] data = dp.getData();
        int length = dp.getLength();
        System.out.println(new String(data,0,length));
        // 5. 关闭接收端
        ds.close();
    }
}

3. TCP通信程序

3.1TCP发送数据

  • Java中的TCP通信
  • Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装,使用Socket对象来代表两端的通信端口,并通过Socket产生IO流来进行网络通信。
  • Java为客户端提供了Socket类,为服务器端提供了ServerSocket类。
  • 构造方法
方法名 说明
Socket(InetAddress address,int port) 创建流套接字并将其连接到指定IP指定端口号
Socket(String host, int port) 创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号
  • 相关方法
方法名 说明
InputStream getInputStream() 返回此套接字的输入流
OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流
  • 示例代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议,发送数据
        //1.创建Socket对象
        //细节:在创建对象的同时会连接服务端
        //      如果连接不上,代码会报错
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);
        //2.可以从连接通道中获取输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //写出数据
        os.write("aaa".getBytes());
        //3.释放资源
        os.close();
        socket.close();
    }
}

3.2TCP接收数据

  • 构造方法
方法名 说明
ServletSocket(int port) 创建绑定到指定端口的服务器套接字
  • 相关方法
方法名 说明
Socket accept() 监听要连接到此的套接字并接受它
  • 注意事项
  1. accept方法是阻塞的,作用就是等待客户端连接。
  2. 客户端创建对象并连接服务器,此时是通过三次握手协议,保证跟服务器之间的连接。
  3. 针对客户端来讲,是往外写的,所以是输出流。
    针对服务器来讲,是往里读的,所以是输入流。
  4. read方法也是阻塞的。
  5. 客户端在关流的时候,还多了一个往服务器写结束标记的动作。
  6. 最后一步断开连接,通过四次挥手协议保证连接终止。
  • 三次握手和四次挥手
  • 三次握手

  • 四次挥手

  • 示例代码
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议,接收数据
        //1.创建对象ServerSocker
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
        //2.监听客户端的链接
        Socket socket = ss.accept();
        //3.从连接通道中获取输入流读取数据
        InputStream is = socket.getInputStream();
        int b;
        while ((b = is.read()) != -1){
            System.out.println((char) b);
        }
        //4.释放资源
        socket.close();
        ss.close();
    }
}

3.3TCP程序练习(传输中文)

发送端:

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议,发送数据
        //1.创建Socket对象
        //细节:在创建对象的同时会连接服务端
        //      如果连接不上,代码会报错
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);
        //2.可以从连接通道中获取输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //写出数据
        os.write("你好你好".getBytes());//12字节
        //3.释放资源
        os.close();
        socket.close();
    }
}

接收端:

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议,接收数据
        //1.创建对象ServerSocker
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
        //2.监听客户端的链接
        Socket socket = ss.accept();
        //3.从连接通道中获取输入流读取数据
        InputStream is = socket.getInputStream();
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
        // BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        int b;
        while ((b = br.read()) != -1){
            System.out.print((char) b);
        }
        //4.释放资源
        socket.close();
        ss.close();
    }
}

后记
👉👉💕💕美好的一天,到此结束,下次继续努力!欲知后续,请看下回分解,写作不易,感谢大家的支持!! 🌹🌹🌹

相关文章
|
3天前
|
JSON Dart 前端开发
鸿蒙应用开发从入门到入行 - 篇7:http网络请求
在本篇文章里,您将掌握鸿蒙开发工具DevEco的基本使用、ArkUI里的基础组件,并通过制作一个简单界面掌握使用
30 8
|
25天前
|
Java 开发者 微服务
Spring Boot 入门:简化 Java Web 开发的强大工具
Spring Boot 是一个开源的 Java 基础框架,用于创建独立、生产级别的基于Spring框架的应用程序。它旨在简化Spring应用的初始搭建以及开发过程。
46 6
Spring Boot 入门:简化 Java Web 开发的强大工具
|
24天前
|
机器学习/深度学习 资源调度 算法
图卷积网络入门:数学基础与架构设计
本文系统地阐述了图卷积网络的架构原理。通过简化数学表述并聚焦于矩阵运算的核心概念,详细解析了GCN的工作机制。
66 3
图卷积网络入门:数学基础与架构设计
|
14天前
|
Web App开发 网络协议 安全
网络编程懒人入门(十六):手把手教你使用网络编程抓包神器Wireshark
Wireshark是一款开源和跨平台的抓包工具。它通过调用操作系统底层的API,直接捕获网卡上的数据包,因此捕获的数据包详细、功能强大。但Wireshark本身稍显复杂,本文将以用抓包实例,手把手带你一步步用好Wireshark,并真正理解抓到的数据包的各项含义。
64 2
|
21天前
|
监控 架构师 Java
Java虚拟机调优的艺术:从入门到精通####
本文作为一篇深入浅出的技术指南,旨在为Java开发者揭示JVM调优的神秘面纱,通过剖析其背后的原理、分享实战经验与最佳实践,引领读者踏上从调优新手到高手的进阶之路。不同于传统的摘要概述,本文将以一场虚拟的对话形式,模拟一位经验丰富的架构师向初学者传授JVM调优的心法,激发学习兴趣,同时概括性地介绍文章将探讨的核心议题——性能监控、垃圾回收优化、内存管理及常见问题解决策略。 ####
|
21天前
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法
深度学习入门:用Python构建你的第一个神经网络
在人工智能的海洋中,深度学习是那艘能够带你远航的船。本文将作为你的航标,引导你搭建第一个神经网络模型,让你领略深度学习的魅力。通过简单直观的语言和实例,我们将一起探索隐藏在数据背后的模式,体验从零开始创造智能系统的快感。准备好了吗?让我们启航吧!
52 3
|
28天前
|
数据采集 XML 存储
构建高效的Python网络爬虫:从入门到实践
本文旨在通过深入浅出的方式,引导读者从零开始构建一个高效的Python网络爬虫。我们将探索爬虫的基本原理、核心组件以及如何利用Python的强大库进行数据抓取和处理。文章不仅提供理论指导,还结合实战案例,让读者能够快速掌握爬虫技术,并应用于实际项目中。无论你是编程新手还是有一定基础的开发者,都能在这篇文章中找到有价值的内容。
|
1月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法框架/工具
深度学习中的卷积神经网络(CNN)入门
【10月更文挑战第41天】在人工智能的璀璨星空下,卷积神经网络(CNN)如一颗耀眼的新星,照亮了图像处理和视觉识别的路径。本文将深入浅出地介绍CNN的基本概念、核心结构和工作原理,同时提供代码示例,带领初学者轻松步入这一神秘而又充满无限可能的领域。
|
1月前
|
监控 安全 Java
Java中的多线程编程:从入门到实践####
本文将深入浅出地探讨Java多线程编程的核心概念、应用场景及实践技巧。不同于传统的摘要形式,本文将以一个简短的代码示例作为开篇,直接展示多线程的魅力,随后再详细解析其背后的原理与实现方式,旨在帮助读者快速理解并掌握Java多线程编程的基本技能。 ```java // 简单的多线程示例:创建两个线程,分别打印不同的消息 public class SimpleMultithreading { public static void main(String[] args) { Thread thread1 = new Thread(() -> System.out.prin
|
1月前
|
消息中间件 编解码 网络协议
Netty从入门到精通:高性能网络编程的进阶之路
【11月更文挑战第17天】Netty是一个基于Java NIO(Non-blocking I/O)的高性能、异步事件驱动的网络应用框架。使用Netty,开发者可以快速、高效地开发可扩展的网络服务器和客户端程序。本文将带您从Netty的背景、业务场景、功能点、解决问题的关键、底层原理实现,到编写一个详细的Java示例,全面了解Netty,帮助您从入门到精通。
147 0