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网络编程
IP地址：使用一个32位4字节数字表示地址（一般来说会把IP地址给表示成4个0-255之间的十进制数字，并使用3个点进行分隔）
端口号：区分一个主机上不同的应用程序，端口号是一个整数（2个字节，0-65535）（一个端口号只能被一个程序绑定，但是一个程序可以绑定多个端口）
//0一般不使用，1-1023这个范围的端口号系统留作特殊用途，写的程序不应该占用
封装和分用
描述了网络通信过程中基本的数据传输流程
//一个数据报=报头+载荷（字符串拼接）
1.应用层：根据约定的应用层协议来生成应用层数据报，通过操作系统的api把数据交给传输层（具体是用几个字段，字段的顺序如何，使用什么符合分隔都是可以灵活调整的）
2.传输层：在应用层数据报的基础上拼接上传输层的报头，变成传输层的数据报（传输层典型的协议，TUP，UDP）（包含源端口和目的端口），传输层数据报搞好之后这个数据又会进一步交给网络层
3.网络层
网络层最主要的协议是IP协议（包含源IP和目的IP）
再交给数据链路层进一步打包
4.数据链路层
最主要的协议是以太网（报头中包含源mac地址和目的mac地址）//此处会比之前多一个加报尾的操作
5.物理层
把上述数据转化成2进制的01序列后通过光信号/电信号进行传输
//数据发送出去之后就会经过一系列的交换机和路由器进行转发，A和B一般来说不是直接网线连接的，中间还要经过很多的交换机/路由器设备进行转发，当数据到达B这边之后，B就要针对上述数据进行"分用"（针对上述数据报进行层层的解析）
数据报在网络中间还会经历一定的转发过程；如果经过路由器就会封装分用到网络层，路由器解析到网络层拿到IP地址再决定进一步如何运输，下一步传输的时候又会重新经过数据链路层和物理层的封装；如果经过交换机就会封装分用到数据链路层
通过Socket API进行应用层和传输层之间的交互
传输层提供的网络协议主要是TCP和UDP，这两个协议的特性（工作原理）差异很大，导致使用这两种协议进行网络编程时也存在一定差别，所以系统分别提供了两套API
//TCP和UDP的区别
（1）TCP是有连接的，UDP是无连接的
（连接是抽象的概念，计算机中这种抽象的连接是很常见的，此处的连接本质上是建立连接的双方各自保存对方的信息）
//TCP要想通信就得先建立连接（得对方同意才能通信），UDP想要通信直接发送数据即可（UDP不保存对方的信息，但是我们调用UDP的socket api的时候要把对方的位置啥的给传过去）
（2）TCP是可靠传输的，UDP是不可靠传输的
//可靠传输指的是A在传送消息失败时能感知到，就可以在发送失败的时候采取一定的措施（尝试重传之类的）可靠传输的代价是机制更复杂以及传输效率会降低
（3）TCP是面向字节流的，UDP是面向数据报
（4）TCP和UDP都是全双工的
//一个信道允许双向通信就是全双工（代码中使用一个socket对象就可以发送数据也能接受数据），单向通信就是半双工
网络通信数据的基本单位：
【1】数据报(Datagram)【2】数据包(Packet)【3】数据帧(Frame)【4】数据段(Segment)
UDP的socket api如何使用
【1】DatagramSocket
void receive(DatagramPacket p)
void send(DatagramPacket p)
void close()
//socket本质上是一种特殊的文件，属于是把“网卡”这个设备抽象成了文件，做到了把网络通信和文件操作给统一了
【2】DatagramPacket
创建时得指定一块内存空间DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
//使用这个类来表示一个UDP数据报，UDP是面向数据报的，每次进行传输都要以UDP数据报作为基本单位
服务器和客户端都需要创建socket对象，但是服务器的socket一般要显式的指定一个端口号，而客户端的socket一般不能显式指定（不显式指定，此时系统会自动分配一个随机的端口）
【服务器端代码】
import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.SocketException; public class UdpEchoServer{ //创建一个DatagramSocket对象，后续操作网卡的基础 private DatagramSocket socket=null; public UdpEchoServer(int port) throws SocketException { //这么写就是手动指定端口 socket=new DatagramSocket(port); //这么写就是系统自动分配端口 //socket=new DatagramSocket(); } public void start() throws IOException { //通过这个方法来启动服务器 System.out.println("服务器启动"); //一个服务器程序中，经常能看到while true这样的代码 while(true){ //1.读取请求并解析 DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096); socket.receive(requestPacket); //当前完成receive之后，数据是以二进制的形式存储到DatagramPacket中了 //要想能够把这里的数据给显示出来，还需要把这个二进制数据给转成字符串 String request=new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength()); //2.根据请求计算响应（一般的服务器都会经历的过程） //由于此处是回显服务器，请求是啥样，响应就是啥样 String response=process(request); //3.把响应写回到客户端 //搞一个响应对象DatagramPacket，往DatagramPacket里构造刚才的数据，再通过send返回 DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress()); socket.send(responsePacket); //4.打印一个日志，把这次数据交互的详情打印出来 System.out.printf("[%s:%d] req=%s,resp=%s\n",requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),requese,response); } } public String process(String request){ return request; } public static void main(String[] args) throws IOException{ UdpEchoServer server=new UdpEchoServer(9090); server.start(); } }【客户端代码】
import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetAddress; import java.net.SocketException; import java.util.Scanner; public class UdpEchoClient{ private DatagramSocket socket=null; private String serverIp=""; private int serverPort=0; public UdpEchoClient(String ip,int port) throws SocketException { //创建这个对象时不能手动指定端口 socket=new DatagramSocket(); //由于UDP自身不会持有对端的信息，就需要在应用程序里把对端的情况给记录下来 //这里主要记录对端的ip和端口 serverIp=ip; serverPort=port; } public void start() throws IOException { System.out.println("客户端启动!"); Scanner scanner=new Scanner(System.in); while(true){ //1.从控制台读取数据作为请求 System.out.print("->"); String request=scanner.next(); //2.把请求内容构造出DatagramPacket对象发给服务器 DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort); socket.send(requestPacket); //3.尝试读取服务器返回的响应 DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096); socket.receive(responsePacket); //4.把响应转换成字符串并显示出来 String response=new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength()); System.out.println(response); } } public static void main(String[] args) throws IOException { UdpEchoClient client=new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090); client.start(); } }TCP的socket api
（TCP是字节流的，传输的基本单位是byte）
【1】ServerSocket
给服务器使用的类，使用这个类来绑定端口号
【2】Socket
既会给服务器用，又会给客户端用
【服务器端代码】
import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.io.PrintWriter; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; import java.util.Scanner; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class TcpEchoServer{ private ServerSocket serverSocket=null; public TcpEchoServer(int port) throws IOException { serverSocket=new ServerSocket(port); } public void start() throws IOException{ System.out.println("服务器启动！"); ExecutorService service= Executors.newCachedThreadPool(); while(true){ //通过accept方法，把内核中已经建立好的连接拿到应用程序中 //建立连接的细节流程都是内核自动完成的，应用程序只需要“捡现成”的 Socket clientSocket=serverSocket.accept(); //此处不应该直接调用processConnection，会导致服务器不能处理多个客户端 //创建新的线程来用是更合理的做法 // 这种做法可行，但是不够好 // Thread t=new Thread(()->{ //processConnection(clientSocket); //}); //t.start(); //更好一点的办法是使用线程池 service.submit(new Runnable(){ @Override public void run(){ processConnection(clientSocket); } }); //还有一些其他手段可以来处理线程较多的情况：协程、IO多路复用、IO多路转接 } } //通过这个方法来处理当前的连接 public void processConnection(Socket clientSocket){ //进入方法，先打印一个日志，表示当前有客户端连上了 System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线！\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort()); //接下来进行数据的交互 try(InputStream inputStream=clientSocket.getInputStream(); OutputStream outputStream=clientSocket.getOutputStream()){ //使用try()方式，避免后续用完了流对象忘记关闭 //由于客户端发来的数据可能是“多条数据”，针对多条数据就应该循环处理 while(true){ Scanner scanner=new Scanner(inputStream); if(!scanner.hasNext()){ //连接断开了循环就应该结束 System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线！\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort()); break; } //1.读取请求并解析，此处就以next来作为读取请求的方式，next的规则就是读到“空白符”就返回 String request=scanner.next(); //2.根据请求计算响应 String response=process(request); //3.把响应写回到客户端 //也可以把String转成字节数组，写入到OutputStream //也可以使用PrintWriter把OutputStream包裹一下，来写入字符串 PrintWriter printWriter=new PrintWriter(outputStream); //此处的println不是打印到控制台了，而是写入到outputStream对应的流对象中，也就是写入到clientSocket里面 //自然这个数据也就通过网络发送出去了（发给当前这个连接的另外一端） //此处使用println带有\n也是为了后续客户端这边可以使用scanner.next来读取数据 printWriter.println(response); //此处还要记得有个操作，刷新缓冲区，如果没有刷新操作可能数据仍然是在内存中而没有被写入网卡 printWriter.flush(); //4.打印一下这次请求交互过程的内容 System.out.printf("[%s:%d] req=%s,resp=%s\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort(),request,response); } }catch(IOException e){ e.printStackTrace(); }finally{ try{ //在这个地方进行clientSocket的关闭 //processConnection就是在处理一个连接，这个方法执行完毕，这个连接也就处理完了 clientSocket.close(); }catch(IOException e){ e.printStackTrace(); } } } public String process(String request){ //此处也是写的回显服务器，响应和请求是一样的 return request; } public static void main(String[] args) throws IOException{ TcpEchoServer server=new TcpEchoServer(9090); server.start(); } }【客户端代码】
import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.io.PrintWriter; import java.net.Socket; import java.util.Scanner; public class TcpEchoClient{ private Socket socket=null; public TcpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws IOException { //需要在创建Socket的同时和服务器“建立连接”，此时就得告诉Socket服务器在哪里 //具体建立连接的细节不需要利用代码手动干预，是内核自动负责的 //当new这个对象的时候，操作系统内核就开始进行“三次握手”具体细节完成建立连接的过程 socket=new Socket(serverIp,serverPort); } public void start(){ //tcp的客户端行为和udp的客户端差不多 Scanner scanner=new Scanner(System.in); try(InputStream inputStream=socket.getInputStream(); OutputStream outputStream=socket.getOutputStream()){ PrintWriter writer=new PrintWriter(outputStream); Scanner scannerNetwork=new Scanner(inputStream); while(true){ //1.从控制台读取用户输入的内容 System.out.print("-> "); String request=scanner.next(); //2.把字符串作为请求发送给服务器 //这里使用println是为了让请求后面带上换行 //也就是和服务器读取请求的scanner.next呼应 writer.println(request); writer.flush(); //3.从服务器读取响应 String response=scannerNetwork.next(); //4.把响应显示到界面上 System.out.println(response); } }catch(IOException e){ e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) throws IOException { TcpEchoClient client=new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090); client.start(); } } 注意：
在进行运行测试时应该先启动服务器再启动客户端
