Java语言学习高级笔记（七）：网络编程

Java语言学习高级笔记（七）：网络编程

本笔记适合在了解Java基础后想要进一步进阶学习的同学，同时包含部分Java经典面试题供同学们深入理解。

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。

网络编程中的两个要素：

1.对应问题一：IP和端口号。
2.对应问题二：提供网络通信协议：TCP/IP参考模型（应用层、传输层、网络层、物理+数据链路层）。

通信要素一：IP和端口号。

IP:唯一的标识 Internet 上的计算机（通信实体）。在Java中使用InetAddress类代表IP。IP分类：IPv4 和 IPv6 ; 万维网 和 局域网。域名: www.baidu.com www.mi.com www.sina.com www.jd.com www.vip.com。本地回路地址：127.0.0.1 对应着：localhost。如何实例化InetAddress:两个方法：getByName(String host) 、 getLocalHost()。
两个常用方法：getHostName() / getHostAddress()。端口号：正在计算机上运行的进程。
要求：不同的进程有不同的端口号。
范围：被规定为一个 16 位的整数 0~65535。端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。

通信要素二：提供网络通信协议。

TCP协议：
使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道。
传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的。
TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端。
在连接中可进行大数据量的传输。
传输完毕，需释放已建立的连接，一般采用“四次挥手”方式，效率低。

UDP协议：
将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接。
每个数据报的大小限制在64K内  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。
可以广播发送。
发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快。

实现TCP网络编程：基于Socket的TCP编程。 客户端Socket的工作过程包含以下四个基本的步骤：

1.创建 Socket：根据指定服务端 IP 地址或端口号构造Socket类对象。若服务器端响应，则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败，会出现异常。
2.打开连接到 Socket 的输入/出流： 使用 getInputStream()方法获得输入流，使用getOutputStream()方法获得输出流，进行数据传输。
3.按照一定的协议对 Socket 进行读/写 *** 作：通过输入流读取服务器放入线路的信息（但不能读取自己放入线路的信息），通过输出流将信息写入线程。
4.关闭 Socket：断开客户端到服务器的连接，释放线路。

客户端程序可以使用Socket类创建对象，创建的同时会自动向服务器方发起连接。
Socket的构造器是：

Socket(String host,int port)throws UnknownHostException,IOException：向服务器(域名是host。端口号为port)发起TCP连接，若成功，则创建      Socket对象，否则抛出异常。
Socket(InetAddress address,int port)throws IOException：根据InetAddress对象所表示的IP地址以及端口号port发起连接。

客户端建立socketAtClient对象的过程就是向服务器发出套接字连接请求。

服务器Socket的工作过程包含以下四个基本的步骤：

1.调用 ServerSocket(int port) ：创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。用于监听客户端的请求。
2.调用 accept()：监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字对象。
3.调用 该Socket类对象的 getOutputStream() 和 getInputStream ()：获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。
4.关闭ServerSocket和Socket对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

ServerSocket 对象负责等待客户端请求建立套接字连接，类似邮局某个窗口中的业务员。也就是说，服务器必须事先建立一个等待客户请求建立套接字连接的 ServerSocket对象。
所谓“接收”客户的套接字请求，就是accept()方法会返回一个 Socket 对象。

实现UDP网络编程：基于Socket的UDP编程。

类 DatagramSocket 和 DatagramPacket 实现了基于 UDP 协议网络程序。
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。
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。
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。

实现URL网络编程：

URL(Uniform Resource Locator)：统一资源定位符，它表示 Internet 上某一资源的地址。
URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。
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……

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。例如：

URL netchinaren = new URL ("http://www.atguigu.com/index.shtml"); 
HttpURLConnection u = (HttpURLConnection)netchinaren.openConnection( );
InputStream is = u.getInputStream( );