Java基础教程(18)-Java中的网络编程

使用Java进行网络编程时，由虚拟机实现了底层复杂的网络协议，Java程序只需要调用Java标准库提供的接口，就可以简单高效地编写网络程序。；

网络编程基础：

计算机网络是指两台或更多的计算机组成的网络，在同一个网络中，任意两台计算机都可以直接通信，因为所有计算机都需要遵循同一种网络协议。

互联网是网络的网络（internet），即把很多计算机网络连接起来，形成一个全球统一的互联网。

TCP/IP协议泛指互联网协议，其中最重要的两个协议是TCP协议和IP协议。只有使用TCP/IP协议的计算机才能够联入互联网；

由于计算机网络从底层的传输到高层的软件设计十分复杂，要合理地设计计算机网络模型，必须采用分层模型，每一层负责处理自己的操作。OSI（Open System Interconnect）网络模型是ISO组织定义的一个计算机互联的标准模型，注意它只是一个定义，目的是为了简化网络各层的操作，提供标准接口便于实现和维护。这个模型从上到下依次是：

应用层，提供应用程序之间的通信；
表示层：处理数据格式，加解密等等；
会话层：负责建立和维护会话；
传输层：负责提供端到端的可靠传输；
网络层：负责根据目标地址选择路由来传输数据；
链路层和物理层负责把数据进行分片并且真正通过物理网络传输，例如，无线网、光纤等。

常用协议：

IP协议是一个分组交换，它不保证可靠传输。
而TCP协议是传输控制协议，它是面向连接的协议，支持可靠传输和双向通信。TCP协议是建立在IP协议之上的，简单地说，IP协议只负责发数据包，不保证顺序和正确性，而TCP协议负责控制数据包传输，它在传输数据之前需要先建立连接，建立连接后才能传输数据，传输完后还需要断开连接。TCP协议之所以能保证数据的可靠传输，是通过接收确认、超时重传这些机制实现的。并且，TCP协议允许双向通信，即通信双方可以同时发送和接收数据。

TCP协议也是应用最广泛的协议，许多高级协议都是建立在TCP协议之上的，例如HTTP、SMTP等。
UDP协议（User Datagram Protocol）是一种数据报文协议，它是无连接协议，不保证可靠传输。因为UDP协议在通信前不需要建立连接，因此它的传输效率比TCP高，而且UDP协议比TCP协议要简单得
多。选择UDP协议时，传输的数据通常是能容忍丢失的，例如，一些语音视频通信的应用会选择UDP协议。

TCP编程

Socket是一个抽象概念，一个应用程序通过一个Socket来建立一个远程连接，而Socket内部通过TCP/IP协议把数据传输到网络；

使用Socket进行网络编程时，本质上就是两个进程之间的网络通信。其中一个进程必须充当服务器端，它会主动监听某个指定的端口，另一个进程必须充当客户端，它必须主动连接服务器的IP地址和指定端口，如果连接成功，服务器端和客户端就成功地建立了一个TCP连接，双方后续就可以随时发送和接收数据。

因此，当Socket连接成功地在服务器端和客户端之间建立后：

• 对服务器端来说，它的Socket是指定的IP地址和指定的端口号；
• 对客户端来说，它的Socket是它所在计算机的IP地址和一个由操作系统分配的随机端口号。

编写服务器端程序监听客户端消息。

Java标准库提供了 ServerSocket 来实现对指定IP和指定端口的监听

package com.demo;

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketServerDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //监听8888端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("启动server....");
        while (true){
            // 获取客户端信息，返回一个socket实例
            Socket socket = serverSocket.accept();
            //如果没有客户端连接进来， accept() 方法会阻塞并一直等待。
            System.out.println("收到客户端连接了");
            //socket.getInputStream();  //接收客户端信息
            //socket.getOutputStream(); //发送信息给客户端
        }


    }
}

编写客户端发送消息：

package com.demo;

import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class SocketClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket sock = new Socket("localhost", 8888); // 连接指定服务器和端口
        try {
            InputStream in = sock.getInputStream();
            OutputStream outputStream =  sock.getOutputStream();
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
            BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
            while (true){
                System.out.println(reader.readLine());
                writer.write("hello");
                writer.flush();
            }
        }finally {
            sock.close();
        }



    }
}

UDP编程

在Java中使用UDP编程，仍然需要使用Socket，因为应用程序在使用UDP时必须指定网络接口（IP）和端口号。注意：UDP端口和TCP端口虽然都使用0~65535，但他们是两套独立的端口，即一个应用程
序用TCP占用了端口1234，不影响另一个应用程序用UDP占用端口1234。

使用UDP协议通信时，服务器和客户端双方无需建立连接：

• 服务器端用 DatagramSocket(port) 监听端口；
• 客户端使用 DatagramSocket.connect() 指定远程地址和端口；
• 双方通过 receive() 和 send() 读写数据；
• DatagramSocket 没有IO流接口，数据被直接写入 byte[] 缓冲区。

HTTP编程

HTTP是HyperText Transfer Protocol的缩写，翻译为超文本传输协议，它是基于TCP协议之上的一种请求-响应协议。

服务器端的HTTP编程本质上就是编写Web服务器;
客户端的HTTP编程是发送一个HTTP请求，接收服务器响应后，获得响应内容；

Java标准库提供了基于HTTP的包，通过 HttpURLConnection 访问
HTTP；

发送一个请求的简单代码：

package com.demo;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

public class HttpDemo {
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        URL url = new URL("http://www.baidu.com");
        HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
        connection.setRequestMethod("GET"); //设置方法
        connection.setConnectTimeout(5000);
        connection.connect(); //开始请求
        InputStream in = connection.getInputStream(); //获取返回
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
        reader.lines().forEach(System.out::println);
    }
}