网络编程基础

一、OSI七层模型

应用层：Http协议、电子文件传输、文件服务器等
表示层：解决我们不同系统之间语法的通讯
会话层：建立与应用程序之间的通讯
传输层：提供了端口号和接口协议TCP/UDP
网络层：为数据包选择路由 路由器、交换机，定义了ip地址，可以根据ip地址找到对应的服务器
数据链路层：传输有地址的帧以及错误检测功能
物理层：以二进制形式，在物理机器上实现传输（光纤、各种物理介质传输）

二、一个域名底层是如何实现的

简单原理实现：浏览器访问域名，根据域名先从本地host文件
C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts文件 查找匹配对应的ip与域名，如果本地
Host文件 没有的情况下，则联网去电信运营商查找。

三、Socket网络通讯技术 1. TCP与UDP协议 1.1 Socket

Socket(套接字)是两个程序之间通过双向信道进行数据交换的端，可以理解为接口。使用Socket编程也称为网络编程，Socket只是接口并不是网络通信协议。

1.2 TCP与UDP区别

TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议
TCP协议应用场景：HTTP、HTTPS、FTP协议
UDP是面向无连接通讯协议，udp通讯时不需要接受方确定，属于不可靠传输，可能会存在丢包的现象。
UDP协议应用场景：QQ语音、QQ视频

1.3 三次握手和四次挥手(分手)概念

首先我们要知道在tcp建立连接中，有一些名词表示：
比如：syn就是建立连接、ack就是确认标志、fin终止标志

第一次握手：客户端会向服务器端发送码为syn=1，随机产生一个seq_number=x的数据包到服务器端（syn）
第二次握手：服务端接受到客户端请求之后，确认ack=x+1, 于是就向客户端发送syn（服务端独立生成 随机生成数字Y）+ack
第三次握手：客户端接受syn（随机数Y）+ack，向服务器端发送ack=y+1，此包发送完毕即可 建立tcp连接。

白话文翻译：
第一次握手：客户端向服务器端发送 问服务器你在不在？
第二次握手：服务器端回应客户端说：我在的。
第三次握手：客户端发送给服务器端：ok，那我开始建立连接的

关闭连接：
第一次挥手： 客户端向服务器端发送释放的报文，停止发送数据 fin=1、生成一个序列号seq=u；
第二次挥手： 服务器端接受到释放的报文后，发送ack=u+1；随机生成的seq=v给客户端；当前状态为关闭等待状态

客户端收到了服务器确认通知之后，此时客户端就会进入到终止状态，等待服务器端发送释放报文。
第三次挥手：服务器端最后数据发送完毕之后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1 当前为半关闭状态，随机生成一个随机树w

第四次挥手，客户端必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。

服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

白话文翻译四次挥手：

第一次挥手 客户端向服务端发送一个释放连接通知；
第二次挥手 服务端接受到释放通知之后，告诉给客户端说等待一下，因为可能存在有其他的数据没有发送完毕，等待数据全部传输完毕之后就开始 关闭连接；
第三次挥手 服务器端所有的数据发送完毕之后，就告诉客户端说现在可以释放连接了。
第四次挥手： 客户端确认是最终释放连接通知，ok 就开始 就向服务区端发送我们可以开始关闭连接啦；

1.4Socket Tcp通讯代码 1.4.1 服务器端

public class SocketTcpServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建Server Socket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();
        // 创建我们的 Socket 监听连接地址和端口号
        SocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(), 8080);
        // 绑定我们的监听地址
        serverSocket.bind(address);
        // 等待接受请求
        System.out.println("等待客户端发送消息..");
        Socket accept = serverSocket.accept();
        // 获取OutputStream流
        PrintWriter socketOut = new PrintWriter(accept.getOutputStream());
        byte buf[] = new byte[1024];
        if (accept.getInputStream().read(buf) > 0) {
            System.out.println("服务器端接受到客户端消息：" + new String(buf));
        }
        // 服务器端响应消息
        String sendStr = "现在可以进行连接！";
        socketOut.write(sendStr);
        socketOut.flush();

        // 关闭所有连接
        socketOut.close();
        accept.close();
        serverSocket.close();
    }
}

1.4.2 客户端

public class SocketTcpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建socket
        final Socket socket = new Socket();
        // 创建socket地址
        SocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(), 8080);
        socket.connect(address);
        // 创建PrintWriter
        PrintWriter socketOut = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
        BufferedReader socketIn = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

        // 向服务器发送的内容
        String sendStr = "客户端问服务器端：现在可以进行连接嘛？";
        socketOut.write(sendStr);
        socketOut.flush();
        String receiveStr = socketIn.readLine();
        System.out.println("服务器端回复：: " + receiveStr);

        // 关闭连接
        socketOut.close();
        socketIn.close();
        socket.close();
    }
}

1.5 Socket Udp通讯代码 1.5.1 服务器端

/*
 * 接收客户端发送的数据
 */
//1.创建服务器端DatagramSocket，指定端口
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);
//2.创建数据报，用于接收客户端发送的数据
byte[] data = new byte[1024];
//创建字节数组，指定接收的数据包的大小
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length);
//3.接收客户端发送的数据
System.out.println("****服务器端已经启动，等待客户端发送数据");
//此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
socket.receive(packet);
//4.读取数据
String info = new String(data, 0, packet.getLength());
System.out.println("我是服务器，客户端说：" + info);

/*
 * 向客户端响应数据
 */
//1.定义客户端的地址、端口号、数据
InetAddress address = packet.getAddress();
int port = packet.getPort();
byte[] data2 = "现在可以进行连接~~".getBytes();
//2.创建数据报，包含响应的数据信息
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length, address, port);
//3.响应客户端
socket.send(packet2);
//4.关闭资源
socket.close();

1.5.2 客户端

/*
 * 向服务器端发送数据
 */
//1.定义服务器的地址、端口号、数据
InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
int port = 8800;
byte[] data = "现在可以进行连接嘛？".getBytes();
//2.创建数据报，包含发送的数据信息
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
//3.创建DatagramSocket对象
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
//4.向服务器端发送数据报
socket.send(packet);

/*
 * 接收服务器端响应的数据
 */
//1.创建数据报，用于接收服务器端响应的数据
byte[] data2 = new byte[1024];
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);
//2.接收服务器响应的数据
socket.receive(packet2);
//3.读取数据
String reply = new String(data2, 0, packet2.getLength());
System.out.println("我是客户端，服务器说：" + reply);
//4.关闭资源
socket.close();

2. Http协议7个请求过程

Http协议一种超文本传输的协议，基于TCP/IP协议的包装，包含：img、css、js、html等。

Http协议的特征：

1. 无状态
2. 请求与响应模型
3. 简单快速
4. 灵活可以传输任何类型
5. 基于同步请求实现
6. 请求状态码 500 200 302

Http分为 请求与响应
请求：
请求行
请求头
请求方法 Get/Post
响应：
响应行
响应头
响应体

3. 使用Socket模拟Http服务器

public class HttpTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        //一直监听，直到受到停止的命令
        while (true) {
            Socket socket = null;
            try {
                //如果没有请求，会一直hold在这里等待，有客户端请求的时候才会继续往下执行
                socket = serverSocket.accept();
                //获取输入流(请求)
                BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(
                        new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
                String line = null;
                //得到请求的内容，注意这里作两个判断非空和""都要，只判断null会有问题
                while ((line = bufferedReader.readLine()) != null
                        && !line.equals("")) {
                    stringBuilder.append(line).append("
");
                }
                String result = stringBuilder.toString();
                System.out.println(result);
                //这里第二个参数表示自动刷新缓存
                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(
                        socket.getOutputStream(), true);
                printWriter.println("HTTP/1.1 200 OK");
                printWriter.println("Content-Type:text/html;charset=utf-8");
                printWriter.println();

                printWriter.println("你刚才发送的请求数据是：
");
                //将日志输出到浏览器
                printWriter.write(result);
                printWriter.println("");
                // release
                printWriter.close();
                bufferedReader.close();
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

4. 长链接与短连接区别

短连接：每次请求完了之后都会关闭连接，如果频繁发送请求的情况下效率是非常低。
长连接：每次发送完请求之后，该请求不会立马断开，实现复用类似于线程池

Http协议1.0： 规定客户端与浏览器保持短暂的连接，服务器完成数据传输数据之后就会立马关闭连接，如果频繁的向服务器端发送请求的话，这时候是非常消耗服务器资源。
Http协议1.1： Http协议从1.1开始就支持长连接，会根据特定时间保持当前连接状态，不会立马关闭掉tcp连接；
Http协议建立长连接之后，默认情况下在300s为空闲状态情况下会主动断开连接；