java网络编程

一.网络编程的概念和原理

概念:

网络编程是指通过计算机网络进行数据传输和通信的编程技术。在网络编程中，可以实现不同计算机之间的数据交互和通信，从而实现分布式系统、客户端-服务器应用等。

Java网络编程基于TCP/IP协议栈进行通信，使用Socket和ServerSocket类来实现网络连接和数据传输。Java提供了丰富的网络编程API，包括Socket编程、URL处理、HTTP客户端等，使得开发人员可以方便地构建各种网络应用。

原理:

网络编程基于TCP/IP协议栈，其中TCP（传输控制协议）提供可靠的数据传输和连接管理，而IP（Internet协议）负责数据包的路由和传输。

Java网络编程的原理是建立基于TCP/IP协议的网络连接，并通过Socket进行数据传输。Socket是一种抽象概念，表示网络上的一个端点，可以通过Socket实现数据的读取和写入。

Java的Socket编程基于阻塞IO模型，即程序在读取和写入数据时会阻塞当前线程，直到数据准备好或写入完成。为了提高性能和并发能力，可以使用多线程或非阻塞IO模型来处理网络连接和数据传输。

二.网络编程的要素

(一).IP地址

IP地址和端口号是计算机网络中的重要概念，它们用于在网络上唯一标识一个通信实体或进程。

IP地址是指互联网协议地址，它是由32位二进制数表示的，通常使用点分十进制数表示。IP地址的作用是用来标识网络上的设备，类似于电话号码，可以用来进行网络通信。在通信过程中，源设备通过IP地址找到目的设备，然后发送数据。

 

(二).端口

端口号则是指在一个设备中运行的应用程序的标识符，它是一个16位的整数（0~65535）。每个端口号都对应着一个特定的应用程序，例如HTTP应用使用80端口，FTP应用使用21端口等。在通信过程中，源设备通过端口号找到目的设备上的特定应用程序，然后将数据传送给它。

 

 端口和IP的区别和特点:

• IP地址和端口号的组合可以唯一地标识一个通信实体或进程，因此在进行网络通信时，需要同时指定通信双方的IP地址和端口号。
• 当用户在浏览器中输入域名时，浏览器会向DNS服务器发送请求，以获取对应的IP地址。因此，域名与IP地址是一一对应的关系。从技术上来说，一个域名可以对应多个IP地址，这是为了实现负载均衡和故障转移等目的，但通常情况下，一个域名只对应一个IP地址。
• 而端口号则用于标识设备中运行的具体应用程序。同一个设备上运行的不同应用程序会使用不同的端口号进行区分。在进行网络通信时，源设备通过IP地址和端口号找到目标设备上特定的应用程序，然后将数据传送给它。

 

 

(三). TCP协议： （安全，有连接确认可靠）

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的传输层协议。它在互联网上广泛应用于数据传输中，例如 HTTP、FTP 等应用层协议都是基于 TCP 协议工作的。

TCP 协议的主要特点包括：

1. 面向连接：在进行数据通信前，需要先通过三次握手建立连接，连接成功后才能进行数据传输。
2. 可靠性：TCP 提供可靠的数据传输，这是通过利用确认、重传等机制来实现的。
3. 拥塞控制：TCP 通过拥塞窗口、慢启动以及拥塞避免等机制来有效地控制网络拥塞。
4. 流量控制：TCP 通过滑动窗口机制来实现流量控制，保证数据接收方不会被发送方的数据淹没。

 TCP 协议的通信过程分为三个阶段：

建立连接、数据传输和断开连接。建立连接时，客户端向服务端发送 SYN 报文，服务端收到后回复一个 SYN+ACK 报文，客户端再向服务端发送一个 ACK 报文，这个过程就是三次握手。之后就可以进行数据传输，数据传输完毕后，双方可以通过四次挥手的方式来断开连接。

 

 

实例:

public class TCPClient2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket=new Socket("127.0.0.1",1000);
        OutputStream os=socket.getOutputStream();
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("请输入你要传输的数据:");
            String str=sc.nextLine();
            if(str.equals("886")){
                break;
            }
            os.write(str.getBytes());
        }
        os.close();
        socket.close();
    }
}

public class TCPServer2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(1000);
        Socket socket=serverSocket.accept();
        InputStreamReader inputStreamReader=new InputStreamReader(socket.getInputStream());
        int len;
        while((len=inputStreamReader.read())!=-1){
            System.out.print((char)len);
        }
        //inputStreamReader.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

 

(四).UDP协议：（速度快，无连接，不可靠）

不需要建立连接（因为把数据源IP、目的地IP、端口封装成数据包），每个数据包在64KB内，只管发，不管对方有没有接到确认什么的。

UDP协议的特点:

1. 基于无连接：UDP不需要像TCP那样在发送数据前先建立连接，因此发送数据时不需要等待对方的回应，进而节省了时间和资源。
2. 不可靠：UDP不提供可靠性保证，所以数据的传输可能会出现丢失、乱序、重复等问题。由于没有确认机制和重传机制，数据包一旦发送出去，就无法得知其是否被对方接收到。
3. 简单快速：由于UDP减少了很多可靠性保证的开销，因此运行效率要比TCP高。
4. 支持单播、广播和多播等通信方式：UDP支持将数据包同时发送给多个接收者，因此可以用于多媒体流传输、在线游戏等应用场景。
5. 数据包大小受限：由于UDP数据包头部只有8字节，因此数据包大小最大为64KB，不适合传输大量数据。

UDP适合那些对可靠性要求不高的应用场景，如DNS解析、视频、语音等实时传输或者数据量较小的应用。但是如果需要确保数据的可靠性和完整性，TCP会是更好的选择。

实例:

public class UDPsend2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建对象
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
        //2.打包数据
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("请输入要传输的数据:");
            String str=sc.nextLine();
            if(str.equals("886")){
                break;
            }
            InetAddress inetAddress=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int pot=10086;
            byte[] bytes=str.getBytes();
            DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length,inetAddress,pot);
            //3.发送数据
            ds.send(dp);
        }
        //4.释放资源
        ds.close();;
    }
}

 

public class UDPreceive2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建对象
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket(10086);
        //2.接收对象
        byte[]bytes=new byte[1024];
        DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
        while (true) {
            ds.receive(dp);
            //3.解析数据
            byte[]data= dp.getData();
            InetAddress address = dp.getAddress();
            String ip=dp.getAddress().getHostAddress();
            String name=dp.getAddress().getHostName();
            int port = dp.getPort();
            int length = dp.getLength();
            System.out.println("ip为:"+ip+"主机名为:"+name+"的人,发送了数据:"+new String(data,0,length));
        }
    }
}