JAVA进阶知识学习-day11 网络编程

一、网络编程入门

1.1 软件结构:

C/S结构 :全称为Client/Server结构,是指客户端和服务器结构。

B/S结构 :全称为Browser/Server结构,是指浏览器和服务器结构。

两种架构各有优势,但是无论哪种架构,都离不开网络的支持。网络编程,就是在一定的协议下,实现两台计算机的通信的程序。

1.2 网络通信协议:

1.2.1 网络通信协议:通信协议是对计算机必须遵守的规则,只有遵守这些规则,计算机之间才能进行通信。这就 好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样,协议中对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了 统一规定,通信双方必须同时遵守,最终完成数据交换。

1.2.2 TCP/IP协议:传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol),是 Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。它 的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议,并采用了4层的分层模型,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求

1.3 java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持:

1.3.1 TCP:传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议,即传输数据之前,在发送端和接收端建立逻辑连接,然后再传输数据,它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。

三次握手:TCP协议中,在发送数据的准备阶段,客户端与服务器之间的三次交互,以保证连接的可靠。

第一次握手,客户端向服务器端发出连接请求,等待服务器确认。

第二次握手,服务器端向客户端回送一个响应,通知客户端收到了连接请求。

第三次握手,客户端再次向服务器端发送确认信息,确认连接。

完成三次握手,连接建立后,客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性,TCP协议可 以保证传输数据的安全,所以应用十分广泛,例如下载文件、浏览网页等。

1.3.2 UDP:用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP协议是一个面向无连接的协议。传输数据时,不需要建立连接,不管对方端服务是否启动,直接将数据、数据源和目的地都封装在数据包中,直接发送。每个数据包的大小限制在64k以内。它是不可靠协议,因为无连接,所以传输速度快,但是容易丢失数据。日常应用中,例如视频会议、QQ聊天等。

1.4 网络编程三要素:

1.4.1 协议:计算机网络通信必须遵守的规则

1.4.2 IP地址:指互联网协议地址(Internet Protocol Address),俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话,那么“IP地址”就相当于“电话号码”。

1.4.2.1 IP地址分类:

IPv4:是一个32位的二进制数,通常被分为4个字节,表示成 a.b.c.d 的形式,例如 192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数,那么最多可以表示42亿个。

IPv6:由于互联网的蓬勃发展,IP地址的需求量愈来愈大,但是网络地址资源有限,使得IP的分配越发紧张。 有资料显示,全球IPv4地址在2011年2月分配完毕。 为了扩大地址空间,拟通过IPv6重新定义地址空间,采用128位地址长度,每16个字节一组,分成8组十六进 制数,表示成
ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789 ,号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网 址,这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

1.4.2.2 常用命令:

查看本机IP地址,在控制台输入: ipconfig

检查网络是否连通,在控制台输入: ping IP地址

1.4.3 端口号:如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备,那么端口号就可以唯一标识设备中的进程(应用程序),端口号用两个字节表示的整数,它的取值范围是0~65535。其中,0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用,普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用,会导致当前程序启动失败。

二、TCP通信程序

2.1 TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互,通信的两端,要严格区分为客户端(Client)与服务端(Server)。

2.1.1 两端通信时步骤:

  1. 服务端程序,需要事先启动,等待客户端的连接。
  2. 客户端主动连接服务器端,连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。

2.1.2 在Java中,提供了两个类用于实现TCP通信程序:

  1. 客户端:java.net.Socket 类表示。创建Socket对象,向服务端发出连接请求,服务端响应请求,两者建立连接开始通信。
  2. 服务端:java.net.ServerSocket类表示。创建ServerSocket对象,相当于开启一个服务,并等待客户端的连接。

2.2 Socket类:该类实现客户端套接字,套接字指的是两台设备之间通讯的端点。

2.2.1 构造方法:

public Socket(String host, int port):创建套接字对象并将其连接到指定主机上的指定端口号。如果指定的host是null ,则相当于指定地址为回送地址。

2.2.2 构造代码举例:

Socket client = new Socket(“127.0.0.1”, 6666);

2.2.3 成员方法:

public InputStream getInputStream():返回此套接字的输入流。

public OutputStream getOutputStream():返回此套接字的输出流。

public void close() :关闭此套接字。 一旦一个socket被关闭,它不可再使用。

public void shutdownOutput() : 禁用此套接字的输出流。 任何先前写出的数据将被发送,随后终止输出流。

2.3 ServerSocket类: 这个类实现了服务器套接字,该对象等待通过网络的请求。

2.3.1 构造方法:

public ServerSocket(int port) :使用该构造方法在创建ServerSocket对象时,就可以将其绑定到一个指定的端口号上,参数port就是端口号。

2.3.2 构造举例:

ServerSocket server = new ServerSocket(6666);

2.3.3 成员方法 public Socket accept() :侦听并接受连接,返回一个新的Socket对象,用于和客户端实现通信。该方法会一直阻塞直到建立连接。

三、综合案例——文件上传

3.1 分析:

  1. 【客户端】输入流,从硬盘读取文件数据到程序中。
  2. 【客户端】输出流,写出文件数据到服务端。
  3. 【服务端】输入流,读取文件数据到服务端程序。
  4. 【服务端】输出流,写出文件数据到服务器硬盘中。

3.2 代码实现:

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3.3 文件上传优化分析

3.3.1 文件名称写死的问题:服务端保存文件的名称如果写死,那么最终导致服务器硬盘,只会保留一个文件,建议使用系统时间优化,保证文件名称唯一,代码如下:

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3.3.2 循环接收的问题:服务端只保存一个文件就关闭了,之后的用户无法再上传,这是不符合实际的,使用循环改进,可以不断的接收不同用户的文件,代码如下:

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3.3.3 效率问题:服务端在接收大文件时,可能耗费几秒钟的时间,此时不能接收其他用户上传,所以,使用多线程技术优化,代码如下:

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