Java初学笔记29-【网络的相关概念、InetAddress 类、Socket、TCP 网络通信编程、UDP 网络通信编程、netstat 指令】

一、网络的相关概念

1. 网络通信

（1）概念：两台设备之间通过网络实现数据传输
（2）网络通信：将数据通过网络从一台设备传输到另一台设备
（3）java.net包下提供了一系列的类或接口,供程序员使用,完成网络通信

2. 网络

（1）概念:两台或多台设备通过一定物理设备连接起来构成了网络
（2）根据网络的覆盖范围不同，对网络进行分类:
局域网:覆盖范围最小,仅仅覆盖一个教室或一个机房
城域网:覆盖范围较大，可以覆盖一个城市
广域网:覆盖范围最大，可以覆盖全国，甚至全球,万维网是广域网的代表

3. ip 地址

（1）概念:用于唯一标识网络中的每台计算机/主机
（2）查看ip地址: ipconfig
（3）ip地址的表示形式:点分十进制XX.XX.XX.XX
（4）每一个十进制数的范围:0~255
（5）ip地址的组成=网络地址+主机地址，比如:192.168.16.69。
（6）IPV4：用4个字节表示，共32位。每一个字节表示从0-255
（7）IPv6是互联网工程任务组设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。16字节，共128位，每一个字节表示从0-255。
（8）由于IPv4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍

4. ipv4 地址分类

5. 域名与端口

6. 协议(tcp/ip)

（1）数据的一种组织形式
（2）TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写,中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议。这个协议是lnternet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,简单地说,就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。
（3）协议的理解

7. 网络通信协议

8. 传输层中两大协议：TCP 和 UDP

（1）TCP协议：传输控制协议

【1】使用TCP协议前，须先建立TCP连接,形成传输数据通道
【2】传输前,采用"三次握手"方式，是可靠的
【3】TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端
【4】在连接中可进行大数据量的传输
【5】传输完毕,需释放已建立的连接,效率低

（2）UDP协议：用户数据协议

【1】将数据、源、目的封装成数据包,不需要建立连接
【2】每个数据包的大小限制在64K内,不适合传输大量数据
【3】因无需连接,故是不可靠的
【4】发送数据结束时无需释放资源(因为不是面向连接的)，速度快
【5】举例理解:打电话、厕所通知（发短信）

二、InetAddress 类

1. 相关方法

（1）getLocalHost：获取本机InetAddress对象

（2）getByName：由 主机名/域名 获取 ip地址

（3）getHostName：由InetAddress对象获得 主机名/域名

（4）getHostAddress：由InetAddress对象获得 IP地址

2. 示例代码

三、Socket

1. 介绍

（1）套接字(Socket)开发网络应用程序被广泛采用，以至于成为事实上的标准。
（2）通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点。可以理解为两端的插头。
（3）网络通信其实就是Socket间的通信。
（4）Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输。
（5）一般主动发起通信的应用程序属客户端,等待通信请求的为服务端

2. Socket示意图

四、TCP 网络通信编程

1. TCP 网络通信编程示意图

【TCP 网络通信编程示意图】

2. 介绍

（1）基于客户端─服务端的网络通信
（2）底层使用的是TCP/IP协议
（3）应用场景举例:客户端发送数据，服务端接受并显示控制台
（4）基于Socket的TCP编程

3. 应用案例一：使用字节流

（1）思路分析

（2）注意事项

【1】客户端与服务器端各有一个Socket对象。
【2】因为本次客户端连接为本机，所以使用如下代码连接：
Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
若是连接远端的服务器，则括号里面可以写入其对应的IP地址。
【3】先连接成功（数据线两端的插头先插紧），再生成一个数据通道流（数据线本身），然后客户端发送数据给服务器（手机发送照片给电脑），然后关闭客户端的数据通道流对象和socket对象（即拔掉手机端的数据线插头）。服务器创建数据通道流对象，接收客户端发发来的数据（电脑接收手机发来的照片），服务器关闭数据通道流对象、socket对象、SeverSocket对象。（拔掉电脑上的数据线插头）
【4】一个SeverSocket对应多个socket，作用在于但凡有一个客户端来连接服务器，都会由代码：Socket socket = serverSocket.accept生成一个socket对象。

（3）代码示例
【服务器】

【客户端1】

4. 应用案例二：使用字节流

（1）思路分析

（2）注意事项

在给数据通道写完数据后，需要人为加一个结束标记，防止客户端与服务器双方在空等对方消息。使用代码语句：socket.shutdownOutput(); 来创建结束标记。

（3）代码示例

【服务器】

【客户端】

5. 应用案例三：使用字符流

（1）思路分析

（2）注意事项

【1】除了使用代码语句：socket.shutdownOutput(); 来创建结束标记。还可以用writer.newLine（），以此为代价的，需要对方使用ReadLine()来读取
【2】使用字符流写入数据到数据通道，需要手动刷新。即使用flush()。

（3）代码示例

【服务器】

【客户端】

6. 应用案例四：本地文件上传与下载

（1）思路分析

（2）代码示例

【服务器】

【客户端】

【客户端结果】

7.netstat 指令

（1）netstat -an

可以查看当前主机网络情况，包括端口监听情况和网络连接情况

（2）netstat -an | more

可以分页显示

（3） Listening监听 与 ESTABLISHED已建立

(1) Listening表示某个端口在监听
(2) 如果有一个外部程序(客户端)连接到该端口，就会显示一条连接信息。ESTABLISHED（已建立）
(3)可以输入ctrl +c退出指令
(4)一般本地地址为0.0.0.0或者127.0.0.1。外部地址可以看成是客户端地址

8. TCP 网络通讯不为人知的秘密

当客户端连接到服务端后，实际上客户端也是通过一个端口和服务端进行通讯的，这个端口是TCP/IP来分配的,是不确定的，是随机的。如下运行应用案例四，传输文件时，客户端端口即2086

五、UDP 网络通信编程

1. 介绍

（1）类 DatagramSocket和 DatagramPacket[数据包/数据报]实现了基于UDP协议网络程序。
（2）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。
（3）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。
（4）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

2. 基本流程

（1）核心的两个类/对象 DatagramSocketDatagramPacket
（2）建立发送端，接收端(没有服务端和客户端概念)
（3）发送数据前，建立数据包/报DatagramPacket对象
（4）调用DatagramSocket的发送、接收方法
（5）关闭DatagramSocket

3. 原理分析

4. 代码示例

【发送端A】

【发送端B】

【发送端A结果】

【发送端B结果】

六、练习题

1.1 TCPSockect_Sever01

package homework.chapter21;import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;/*** @Package: homework.chapter21* @ClassName: TCPSockect_Sever01* @Author: 爱吃凉拌辣芒果* @CreateTime: 2021/11/12 16:00* @Description: 服务器* (1)使用字符流的方式，编写一个客户端程序和服务器端程序，* (2)客户端发送"name"，服务器端接收到后，返回“我是大志"* (3)客户端发送"hobby",服务器端接收到后，返回“爱吃凉拌辣芒果"* (4)不是这两个问题，回复"你说啥呢”*/
public class TCPSockect_Sever01 {public static void main(String[] args) throws IOException {//1. 建立字符流数据通道ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);System.out.println("服务器8888正在监听......");while (true){//2. 创建Socket对象Socket socket = serverSocket.accept();//3. 从数据通道读取数据信息InputStream inputStream = socket.getInputStream();InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);BufferedReader br = new BufferedReader(inputStreamReader);String readData = br.readLine();System.out.println(readData);//4. 创建数据通道写入数据OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(outputStream);BufferedWriter bw = new BufferedWriter(outputStreamWriter);switch (readData){case "name":bw.write("服务器：我是大志");break;case "hobby":bw.write("服务器：爱吃凉拌辣芒果");break;default:bw.write("服务器：你说啥呢");break;}//刷新数据通道bw.flush();//写入结束标记socket.shutdownOutput();//关闭bw.close();br.close();socket.close();
//            serverSocket.close();}}
}

1.2 TCPSockect_Clinet01

2.1 UDPSocket_Receive01

2.2 UDPSocket_Send01

3.1 SocketTCP_Sever05

package demo.chapter21;import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;/*** @Package: demo.chapter21* @ClassName: SocketTCP_Sever05* @Author: 爱吃凉拌辣芒果* @CreateTime: 2021/11/13 10:17* @Description: 服务端* 从服务端远程下载音乐文件到客户端本地*/
public class SocketTCP_Sever05 {public static void main(String[] args) throws Exception {//创建数据通道ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8989);System.out.println("服务器等待连接中......");Socket socket = serverSocket.accept();//读入客户端请求消息InputStream inputStream = socket.getInputStream();InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);BufferedReader br = new BufferedReader(inputStreamReader);String read = br.readLine();System.out.println("客户端：" + read);//读取音乐信息到服务器String filePath1 = "G:\\IDEA_zip\\java_EE_code\\远程文件\\朋友别哭.flac";String filePath2 = "G:\\IDEA_zip\\java_EE_code\\远程文件\\广寒宫.flac";//对消息进行判断String filepath = null;byte[] dataByte;switch (read){case "朋友别哭":filepath = filePath1;break;case "广寒宫":filepath = filePath2;break;default://默认歌曲filepath = filePath1;break;}//从服务器本地读取音乐文件到服务器BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filepath));dataByte = StreamUtils.streamToByteArray(bis);//发送消息/音乐到数据通道OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(outputStream);bos.write(dataByte);bos.flush();socket.shutdownOutput();bis.close();System.out.println("【音乐传送完毕】");//关闭bos.close();br.close();socket.close();serverSocket.close();}
}

3.2 SocketTCP_Client05