网络编程

网络编程

网络编程概述

1.1 概述

Java是Internet上的语言，它从语言级上提供了对网络应用程序的支持，程序员能够很容易开发常见的网络应用程序。
Java提供的网络类库，可以实现无痛的网络连接，联网的底层细节被隐藏在 Java 的本机安装系统里，由JVM进行控制。并且Java实现了一个跨平台的网络库，程序员面对的是一个统一的网络编程环境。

计算机网络：
把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大的、功能强的网络系统，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递。

网络编程的目的：
直接或间接地通过网络协议与其他计算机实现数据交换，进行通讯。

网络编程中有两个主要的问题：

如何准确的定位网络上的一台或多台主机，定位主机上的特定的应用。— IP地址、端口
找到主机后如何可靠高效地进行数据传输。

1.2 网络通信的要素

如何实现网络中的主机互相通信？

通信双方的地址：
- IP
- 端口号
一定的规则：（即，网络通信协议，有两套参考模型）
- OSI 参考模型：模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广！
- TCP/IP 参考模型：TCP/IP协议，事实上的国际标准。

网络编程 - 图1
网络编程 - 图2

小结：

网络编程中有两个主要的问题：
- 如何准确的定位网络上一台或多台主机；定位主机上的特定的应用
- 找到主机后如何可靠高效的进行数据传输
网络编程中的两个要素：
- ip 和端口号
- 提供网络通信协议。
  - TCP/IP参考模型（应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层）

1.3 通信要素1：IP和端口号

1）IP

IP地址：Inet Address
- 唯一的标识 internet 上的计算机 ( 通信实体 )
- 本地回环地址（hostAddress）：127.0.0.1 主机名 ( hostName )：localhost
- IP地址分类方式一： IPV4、IPV6
  - IPV4：4个字节组成，4个0~255。大概42亿个， 30亿都在北美，亚洲4亿，2011年初已经用尽。以点分十进制表示，如192.168.0.1。
  - IPV6：128位（16个字节），写成8个无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，数之间用冒号隔开。如：2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b
- IP地址分类方式二：公网地址（万维网使用）和私有地址（局域网使用）
  - 192.168.xx.xx 开头的就是私有地址，范围即为 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255，专门给组织机构内部使用

IP的定义与分类

查看 JDK 帮助文档 ——> InetAddress类，代表IP
域名：解决IP记忆问题
https://blog.kuangstudy.com/ => DNS 域名解析（150.109.117.44）=> 现在本机的hosts文件，判断是否有输入的域名地址，没有的话，再通过DNS服务器，找主机。

InetAddressTest

package com.wang.inet;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
public class TestInetAddress {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //查询本机地址
            //方式1
            InetAddress inetAddress1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            System.out.println(inetAddress1);
            //方式2
            InetAddress inetAddress3 = InetAddress.getByName("localhost");
            System.out.println(inetAddress3);
            //方式3
            InetAddress inetAddress4 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inetAddress4);
            //查询网络地址
            InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println(inetAddress2);
            //常用方法
            //System.out.println(inetAddress2.getAddress());
            System.out.println(inetAddress2.getCanonicalHostName());//规范的名字 - IP
            System.out.println(inetAddress2.getHostAddress());//IP
            System.out.println(inetAddress2.getHostName());//域名或者自己电脑的名字
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

网络编程 - 图3

2）端口号

端口号标识正在计算机上运行的进程/程序
- 不同的进程有不同的端口号，用来区分软件
- 被规定为一个16位的整数 0~65535
- TCP 和 UDP 各有 65535个端口，单个协议下端口不能冲突
- 端口分类
  - 公认端口： 0~1023。被预先定义的服务通信占用端口
    - HTTP 默认端口： 80
    - HTTPS 默认端口：443
    - FTP 默认端口： 21
    - Telnet 默认端口：23
  - 注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序。
    - tomcat 默认端口：8080
    - Mysql 默认端口：3306
    - Oracle 默认端口：1521
  - 动态、私有端口：49152~65535

Mac 终端：

lsof -i:8080  //查看端口所在线程 
lsof -i tcp:8080
lsof -i udp:8080
netstat -AaLlnW  //查看mac所有端口
sudo lsof -i:8080  //查看端口是否被占用 
lsof -P | grep ':8080' | awk '{print $2}' | xargs kill -9  //结束占用端口的所有进程
sudo kill -9 PID  //杀死进程

Windows终端：

netstat -ano //查看所有端口
netstat -ano|findstr "6732" //查看指定端口
tasklist|findstr "6732" //查看指定进程
//使用任务管理器查看PID

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。 —— 网络编程也被称为Socket编程 ```java package com.wang.inet;

import java.net.InetSocketAddress;

public class InetSocketAddressTest { public static void main(String[] args) { InetSocketAddress inetSocketAddress1 = new InetSocketAddress(“127.0.0.1”, 8080); InetSocketAddress inetSocketAddress2 = new InetSocketAddress(“localhost”, 8080);

    System.out.println(inetSocketAddress1);
    System.out.println(inetSocketAddress2);
    System.out.println(inetSocketAddress1.getAddress());
    System.out.println(inetSocketAddress1.getHostName()); //地址
    System.out.println(inetSocketAddress1.getPort());  //端口
}

}


![](https://gitee.com/wang_jin0751/image-host/raw/master/202205031652065.png#crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&id=xUZd1&originHeight=426&originWidth=1538&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&status=done&style=none&title=)
<a name="3045f934"></a>
#### 3）**InetAddress**类
-  Internet上的主机有两种方式表示地址： 
   - **域名(hostName)**
   - **IP地址(hostAddress)**
-  InetAddress类主要表示IP地址，两个子类：Inet4Address、Inet6Address。 
-  InetAddress类对象含有一个Internet主机地址的域名和IP地址 
-  域名容易记忆，当连接网络时输入一个主机的域名后，域名服务器(DNS)负责将域名解析成IP地址，才能和主机建立连接。（**域名解析**） 
-  **InetAddress**类没有提供公共的构造器，而是提供了如下几个静态方法来获取**InetAddress**实例 
   - **getLocalHost()**
   - **getByName(String host)**
-  **InetAddress**提供了如下几个常用的方法 
   - **getHostAddress()**：返回IP 地址字符串（以文本表现形式）。
   - **getHostName()**：获取此IP 地址的主机名
   - **public boolean isReachable(int timeout)**：测试是否可以达到该地址
**InetAdress**代码示例
```java
InetAddress address_1 = InetAddress.getByname("www.atguigu.com");
System.out.println(address_1);
//获取InetAddress对象的域名
System.out.println(address_1.getHostName());
//获取InetAddress对象的IP地址
System.out.println(address_1.getHostAddress());
//获取本机的域名和IP地址
InetAddress address_2 = InetAddress.getLocalHost();
System.out.println(address_2);

1.4 通信要素2：网络协议

网络通信协议

计算机网络中实现通信必须有一些约定，即通信协议，对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等制定标准。
通信协议分层的思想

在制定协议时，把复杂成份分解成一些简单的成份，再将他们复合起来。最常用的复合方式是层次方式，即同层间可以通信，上一层调用下一层，而与再下一层不发生关系。各层互不影响，利于系统的开发和扩展。

1）TCP/IP协议簇

传输层协议中有两个非常重要的协议：
- 用户传输协议 TCP （Transmission Control Protocol）
- 用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）
TCP/IP 以其两个主要协议： 传输控制协议TCP 和 网络互联协议IP 而得名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议。
IP（Internet Protocol）协议是网络层的主要协议，支持网间互联的数据通信。
TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层体系结构，即物理链路层、IP层、传输层和应用层。

2）TCP 和 UDP

TCP协议
- 使用TCP协议前，必须建立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，需要释放已建立的连接，效率低。

网络编程 - 图4
网络编程 - 图5

TCP三次握手和四次挥手
 TCP三次握手和四次挥手以及11种状态

UDP协议
- 将数据源封装成数据包，不需要建立连接
- 每个数据报的大小限制在64K内
- 发送方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。

总结：

TCP是面向连接的，UDP是无连接的
TCP是可靠的，UDP是不可靠的
TCP是面向字节流的，UDP是面向数据报文的
TCP只支持点对点通信，UDP支持一对一，一对多，多对多
TCP报文首部20个字节，UDP首部8个字节
TCP有拥塞控制机制，UDP没有
TCP协议下双方发送接受缓冲区都有，UDP并无实际意义上的发送缓冲区，但是存在接受缓冲区

TCP是面向连接的，UDP是无连接的

在TCP协议进行网络通信时，需要先建立连接，即需要先将客户端与服务器的连接连好，然后在进行数据交互。
服务器的listen()函数和accept() 函数确保了连接的建立，因为使用TCP协议时，Linux内核协议栈为TCP连接创建了两个队列
- 半连接队列：用来保存处于SYN_SENT 和 SYN_RECV状态的请求
- 全连接队列：accept队列，用来保存正在数据交互（established状态）的客户端连接

TCP使用以下方式保证自身发送接受数据可靠

数据包校验（16为数据校验和）防止发送过来的数据是错误数据
确认序列号，对失序报文进行重排
丢弃重复数据包，防止数据冗余重复
确认应答机制，接收方接受数据之后会发送一个确认
超时重传机制，发送方发出数据后会启动一个定时器，超过该定时器时间依旧未收到对方确认，便会重新发送该数据
流量控制（16位窗口大小）确保接收方收到的数据在自身缓冲区中不会溢出
拥塞控制，保证数据在网络中传播的可靠性，降低丢包的概率，提高TCP的可靠性
UDP没有上述TCP机制，并且如果校验和出错，则UDP会将该报文丢弃

TCP面向字节流，UDP面向数据报

面向字节流是以字节为单位发送数据，并且一个数据包可以以字节大小来拆分成多个数据包，以方便发送。
TCP可以先将数据存放在发送缓冲区中，可以等待数据到一定大小发送，也可以直接发送，没有固定大小可言。
UDP需要每次发送都需要发送固定长度的数据包，如果长度过长需要应用层协议主动将其裁剪到适合长度。

TCP只支持点对点通信，UDP支持一对一，一对多，多对多

TCP需要双方建立连接，所以需要点对点通信。
UDP则无需这么复杂。

TCP有拥塞控制机制，UDP没有

TCP的拥塞控制可是保证了TCP协议在网络中传输的可靠性，降低重传和丢包的概率。UDP不存在。

TCP协议下双方发送接受缓冲区都有，UDP并无实际意义上的发送缓冲区，但是存在接受缓冲区

两者都是全双工，但是UDP需要将自身发送数据先转给Linux内核，然后再由内核发送出去。TCP则是运用自身的滑动窗口来发送数据，并且保证了数据的可靠性。

什么时候选TCP or UDP

对某些实时性要求比较高的情况，选择UDP，比如游戏，媒体通信，实时视频流（直播），即使出现传输错误也可以容忍；
其它大部分情况下，HTTP都是用TCP，因为要求传输的内容可靠，不出现丢失

3）Socket

利用套接字(Socket)开发网络应用程序早已被广泛的采用，以至于成为事实上的标准。
网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。
通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点。
网络通信其实就是Socket间的通信。
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。
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。
Socket分类：
- 流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依赖的字节流服务
- 数据报套接字（datagram socket）：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务
Socket类的常用构造器：
- **public Socket(InetAddress address,int port)**
  创建一个流套接字并将其连接到指定IP地址的指定端口号。
- **public Socket(String host,int port)**
  创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。
Socket类的常用方法：
- **public InputStreamget InputStream()**
  返回此套接字的输入流。可以用于接收网络消息
- **public OutputStreamget OutputStream()**
  返回此套接字的输出流。可以用于发送网络消息
- **public InetAddressget InetAddress()**
  此套接字连接到的远程IP地址；如果套接字是未连接的，则返回null。
- **public InetAddress getLocalAddress()**
  获取套接字绑定的本地地址。即本端的IP地址
- **public int getPort()**
  此套接字连接到的远程端口号；如果尚未连接套接字，则返回0。
- **public int getLocalPort()**
  返回此套接字绑定到的本地端口。如果尚未绑定套接字，则返回-1。即本端的端口号。
- **public void close()**
  关闭此套接字。套接字被关闭后，便不可在以后的网络连接中使用（即无法重新连接或重新绑定）。需要创建新的套接字对象。关闭此套接字也将会关闭该套接字的InputStream和OutputStream。
- **public void shutdownInput()**
  如果在套接字上调用shutdownInput()后从套接字输入流读取内容，则流将返回EOF（文件结束符）。即不能在从此套接字的输入流中接收任何数据。
- **public void shutdownOutput()**
  禁用此套接字的输出流。对于TCP套接字，任何以前写入的数据都将被发送，并且后跟TCP的正常连接终止序列。如果在套接字上调用shutdownOutput()后写入套接字输出流，则该流将抛出IOException。即不能通过此套接字的输出流发送任何数据。

TCP网络编程

2.1 基于Socket的TCP编程

Java语言的基于套接字编程分为服务端编程和客户端编程，其通信模型如图所示：

网络编程 - 图6

客户端Socket的工作过程包含以下四个基本的步骤：
- 创建Socket：根据指定服务端的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。
  客户端创建Socket对象
  - 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
```
Socket s = new Socket("192.168.40.165",9999);
OutputStream out = s.getOutputStream();
out.write(("hello".getBytes());
s.close();
```
- 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。
- 按照一定的协议对Socket 进行读/写操作：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。
- 关闭Socket：断开客户端到服务器的连接，释放线路
服务端程序的工作过程包含以下四个基本的步骤：
- 调用ServerSocket(intport) ：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。
- 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。
- 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。
- 关闭ServerSocket和Socket对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

服务器建立ServerSocket对象

ServerSocket对象负责等待客户端请求建立套接字连接。也就是说，服务端必须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

ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
Socket s = ss.accept ();
InputStream in = s.getInputStream();
byte[] buf = new byte[1024];
int num = in.read(buf);
String str = new String(buf,0,num);
System.out.println(s.getInetAddress().toString()+":"+str);
s.close();
ss.close();

2.2 案例1

需求：客户端发送信息给服务端，服务端将数据显示在控制台上。

package com.wang.inet.tcptest;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
//客户端
public class TcpClientDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            //1.要知道服务器的地址、端口号
            InetAddress serverIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port = 9999;
            //2.创建一个socket连接
            socket = new Socket(serverIP, port);
            //3.发送信息 IO流
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("你好，欢迎学习Java".getBytes());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (os != null) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

服务端

package com.wang.inet.tcptest;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
//服务端
public class TcpServerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            //1.我得又一个地址
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            while (true) {
                //2.等待客户端连接
                socket = serverSocket.accept();
                //3.读取客户端信息
                is = socket.getInputStream();
                          /*
                          回忆之前的IO流方案，弊端：存在中文，可能存在乱码。
                                byte[] buffer = new byte[1024];
                                int len;
                                while ((len=is.read(buffer))!=-1){
                                        String str = new String(buffer,0,len);
                                        System.out.println(str);
                                }
                                **/
                //管道流
                baos = new ByteArrayOutputStream();
                byte[] buffer = new byte[1024];
                int len;
                while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
                    baos.write(buffer, 0, len);
                }
                System.out.println(baos.toString());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //关闭流
            if (baos != null) {
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (is != null) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (serverSocket != null) {
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

2.3 案例2

需求：客户端发送文件给服务器，服务端将文件保存在本地。
我们需要准备一个图片，放在项目目录下：
网络编程 - 图7

编写代码：客户端

package com.kuang.lesson3;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
//客户端
public class TcpClientDemo02 {
  public static void main(String[] args) throws Exception{
    //1. 创建socket连接
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),
                               9090);
    //2. 创建一个输出流
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    //3. 读取文件
    FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("qinjiang.jpg"));
    //4. 写出文件
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while ((len=fis.read(buffer))!=-1){
      os.write(buffer,0,len);
    }
    //5. 资源关闭,应该使用 try-catch-finally
    fis.close();
    os.close();
    socket.close();
  }
}

服务端：

package com.kuang.lesson3;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
//服务端
public class TcpServerDemo02 {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    //1. 开启 ServerSocket
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9090);
    //2. 侦听 客户端 Socket
    Socket socket = serverSocket.accept();
    //3. 获取输入流
    InputStream is = socket.getInputStream();
    //4. 读取接收的文件并保存
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new
                                                File("receive.jpg"));
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while ((len=is.read(buffer))!=-1){
      fos.write(buffer,0,len);
    }
    //5.关闭资源,应该使用 try-catch-finally
    fos.close();
    is.close();
    socket.close();
    serverSocket.close();
  }
}

测试：启动服务端，启动客户端，图片接收成功！

2.4 案例3

需求：我们需要在案例二的基础上，接收成功后，返回给客户端，接收成功！然后客户端才关闭连接！

客户端

package com.kuang.lesson4;
import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
//客户端
public class TcpClientDemo03 {
  public static void main(String[] args) throws Exception{
    //1. 创建socket连接
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),
                               9090);
    //2. 创建一个输出流
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    //3. 读取文件
    FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("qinjiang.jpg"));
    //4. 写出文件
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while ((len=fis.read(buffer))!=-1){
      os.write(buffer,0,len);
    }
    //告诉服务器，我传输完了,关闭数据的输出，不然就会一直阻塞！
    socket.shutdownOutput();
    //先别着急关，等待服务器响应，响应到控制台，注意重复的变量问题！
    InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
    byte[] buffer2 = new byte[1024];
    int len2;
    while ((len2=inputStream.read(buffer2))!=-1){
      baos.write(buffer2,0,len2);
    }
    System.out.println(baos.toString());
    //5. 资源关闭,应该使用 try-catch-finally
    baos.close();
    inputStream.close();
    fis.close();
    os.close();
    socket.close();
  }
}

服务端

package com.kuang.lesson4;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
//服务端
public class TcpServerDemo03 {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    //1. 开启 ServerSocket
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9090);
    //2. 侦听 客户端 Socket
    Socket socket = serverSocket.accept();
    //3. 获取输入流
    InputStream is = socket.getInputStream();
    //4. 读取接收的文件并保存
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("receive2.jpg"));
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while ((len=is.read(buffer))!=-1){
      fos.write(buffer,0,len);
    }
    //通知客户端接收成功
    OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    outputStream.write("文件已经成功收到，OK".getBytes());
    //5.关闭资源,应该使用 try-catch-finally
    outputStream.close();
    fos.close();
    is.close();
    socket.close();
    serverSocket.close();
  }
}

2.5 初识Tomcat服务器

客户端

自定义
浏览器

服务端

自定义
Tomcat服务器

Mac下安装配置Tomcat

Tomcat的开启与关闭

//进入Tomcat的bin目录
cd /Library/Tomcat/bin
//开启Tomcat
sudo sh ./startup.sh
//关闭Tomcat
sh ./shutdown.sh

浏览器输入网址localhost:8080，若出现了下面的画面就证明成功了

网络编程 - 图8

在 /Library/Tomcat/webapps/ROOT 目录下，新建一个wangjin.txt，编辑文件保存！
```
网络如此神奇，让你我相遇
```
浏览器输入 http://localhost:8080/wangjin.txt ，可以访问到我们客户端的资源，OK
这里的浏览器，就相当于是一个客户端，而Tomcat 服务器，就相当于是服务端。

UDP网络编程

3.1 UDP网络通信

DatagramSocket类 和 DatagramPacket类 实现了基于UDP协议的网络程序。
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，因此无需建立发送方和接收方的连接。

1）DatagramSocket 类的常用方法

**public DatagramSocket(int port)**
创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。套接字将被绑定到通配符地址，IP地址由内核来选择。
**public DatagramSocket(int port,InetAddress laddr)**
创建数据报套接字，将其绑定到指定的本地地址。本地端口必须在0到65535之间（包括两者）。如果IP地址为0.0.0.0，套接字将被绑定到通配符地址，IP地址由内核选择。
**public void close()**
关闭此数据报套接字。
**public void send(DatagramPacket p)**
从此套接字发送数据报包。DatagramPacket包含的信息指示：将要发送的数据、其长度、远程主机的IP地址和远程主机的端口号。
**public void receive(DatagramPacket p)**
从此套接字接收数据报包。当此方法返回时，DatagramPacket的缓冲区填充了接收的数据。数据报包也包含发送方的IP地址和发送方机器上的端口号。此方法在接收到数据报前一直阻塞。数据报包对象的length字段包含所接收信息的长度。如果信息比包的长度长，该信息将被截短。
**public InetAddress getLocalAddress()**
获取套接字绑定的本地地址。
**public int getLocalPort()**
返回此套接字绑定的本地主机上的端口号。
**public InetAddress getInetAddress()**
返回此套接字连接的地址。如果套接字未连接，则返回null。
**public int getPort()**
返回此套接字的端口。如果套接字未连接，则返回-1。

2）DatagramPacket类的常用方法

**public DatagramPacket(byte[] buf,int length)**
构造DatagramPacket，用来接收长度为length的数据包。length参数必须小于等于buf.length。
**public DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)**
构造数据报包，用来将长度为length的包发送到指定主机上的指定端口号。length参数必须小于等于buf.length。
**public InetAddress getAddress()**
返回某台机器的IP地址，此数据报将要发往该机器或者是从该机器接收到的。
**public int getPort()**
返回某台远程主机的端口号，此数据报将要发往该主机或者是从该主机接收到的。
**public byte[] getData()**
返回数据缓冲区。接收到的或将要发送的数据从缓冲区中的偏移量offset处开始，持续length长度。
**public int getLength()**
返回将要发送或接收到的数据的长度。

3）UDP网络通信

流程：
- DatagramSocket与DatagramPacket
- 建立发送端，接收端
- 建立数据包
- 调用Socket的发送、接收方法
- 关闭Socket
发送端与接收端是两个独立的运行程序

发送端

package com.wang.inet.udptest;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
//不需要连接服务器
public class UdpClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.建立一个socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //2.建一个包
        String msg = "你好啊，服务器！";
        //发送给谁
        InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 9090;
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, localhost, port);
        //3.发送包
        socket.send(packet);
        //4.关闭流
        socket.close();
    } 
}

接收端：在接收端，要指定监听的端口。

package com.wang.inet.udptest;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class UdpServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        //接收数据包
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);//接收
        socket.receive(packet);//阻塞接收
        System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));
        //关闭连接
        socket.close();
    }
}

3.2 案例：在线咨询

发送端

package com.kuang.udpchat;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
public class UdpTalkClient {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    System.out.println("发送方启动中....");
    //1. 使用DatagramSocket 指定端口，创建发送端
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);
    //2. 准备数据，转成字节数组
    BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
    while (true){
      String data = reader.readLine();
      byte[] datas = data.getBytes();
      //3. 封装成DatagramPacket包裹，需要指定目的地
      DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas,0,datas.length,new InetSocketAddress("localhost",6666));
      //4. 发送包裹send
      socket.send(packet);
      //退出判断
      if (data.equals("bye")){
        break;
      }
    } 
    //5. 释放资源
    socket.close();
  }
}

接收端

package com.kuang.udpchat;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class UdpTalkServer {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);
    while (true) {
      try {
        //准备接收包裹；
        byte[] container = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0,container.length);
        socket.receive(packet); //阻塞式接收包裹
        byte[] datas = packet.getData();
        int len = packet.getLength();
        String data = new String(datas,0,len);
        System.out.println(data);
        //退出判断
        if (data.equals("bye")){
          break;
        }
      }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
      }
    }
    //关闭资源
    socket.close();
  }
}

问题：现在需要两遍接受和发送，我们可以使用多线程来解决！（两个人都可以是发送方，也可以是接收方）

改造
发送端多线程

package com.wang.inet.udptest.chat;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
//发送端
public class TalkSend implements Runnable {
    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader reader = null;
    private int fromPort;
    private String toIP;
    private int toPort;
    public TalkSend(int fromPort, String toIP, int toPort) {
        this.fromPort = fromPort;
        this.toIP = toIP;
        this.toPort = toPort;
        try {
            socket = new DatagramSocket(fromPort);
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                String data = reader.readLine();
                byte[] datas = data.getBytes();
                //封装成DatagramPacket包裹，需要指定目的地
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, datas.length, new InetSocketAddress(this.toIP, this.toPort));
                //发送包裹send
                socket.send(packet);
                ////退出判断
                if (data.equals("bye")) {
                    break;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //资源关闭
        socket.close();
    }
}

接收端多线程

package com.wang.inet.udptest.chat;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
//接收端
public class TalkRecevice implements Runnable {
    DatagramSocket socket = null;
    private int port;
    private String msgFrom;
    public TalkRecevice(int port, String msgFrom) {
        this.port = port;
        this.msgFrom = msgFrom;
        try {
            socket = new DatagramSocket(port);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                //准备接收包裹
                byte[] container = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);
                socket.receive(packet);//阻塞式接收包裹
                //断开连接 bye
                byte[] data = packet.getData();
                String receiveData = new String(data, 0, data.length);
                System.out.println(msgFrom + ":" + receiveData);
                //退出判断
                if (receiveData.equals("bye")) {
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //资源关闭
        socket.close();
    }
}

学生端

package com.wang.inet.udptest.chat;
public class TalkStudent {
    public static void main(String[] args) {
        //开启两个线程
        new Thread(new TalkSend(7777,"localhost",9999)).start();
        new Thread(new TalkRecevice(8888,"老师")).start();
    }
}

老师端

package com.wang.inet.udptest.chat;
public class TalkTeacher {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new TalkSend(5555,"localhost",8888)).start();
        new Thread(new TalkRecevice(9999,"学生")).start();
    }
}

URL编程

4.1 url类

URL （Uniform Resource Locator）： 统一资源定位符，用来定义互联网上的某一资源的地址。
它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate：定位这个资源。
通过URL可以访问Internet上的各种网络资源，比如最常见的 www,ftp站点。浏览器通过解析给定的URL可以在网络上查找相应的文件或其他资源。
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://localhost:8080/helloworld/index.jsp#a?username=kuangshen&password=123
- 片段名，即锚链接。比如一些小说网站，可以直接定位到某个章节位置
- 参数列表格式：参数名=参数值 & 参数名=参数值…

实例化

package com.wang.inet.url;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
public class UrlDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            URL url = new URL("http://localhost:8080/helloworld/index.jsp?username=kuangshen&password=123");
            System.out.println(url.getProtocol()); //获取URL的协议名
            System.out.println(url.getHost()); //获取URL的主机名（IP）
            System.out.println(url.getPort()); //获取URL的端口号
            System.out.println(url.getPath()); //获取URL的文件路径
            System.out.println(url.getFile()); //获取URL的文件名
            System.out.println(url.getQuery()); //获取URL的查询名（参数）
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

1）URL类构造器

为了表示URL，java.net 中实现了类URL。我们可以通过下面的构造器来初始化一个URL 对象：
- **public URL (String spec)**：通过一个表示URL地址的字符串可以构造一个URL对象。
  例如：URL url= new URL ("http://www. atguigu.com/");
- **public URL(URL context, String spec)**：通过基URL 和相对URL 构造一个URL 对象。
  例如：URL downloadUrl= new URL(url, “download.html")
- **public URL(String protocol, String host, String file);**
  例如：new URL("http", "www.atguigu.com", “download. html");
- **public URL(String protocol, String host, intport, String file);**
  例如: URL gamelan = new URL("http", "www.atguigu.com", 80, “download.html");
URL类的构造器都声明抛出非运行时异常，必须要对这一异常进行处理，通常是用try-catch 语句进行捕获。

2）URL类常用方法

一个URL对象生成后，其属性是不能被改变的，但可以通过它给定的方法来获取这些属性：
- **public String getProtocol()** 获取该URL的协议名
- **public String getHost()** 获取该URL的主机名
- **public String getPort()** 获取该URL的端口号
- **public String getPath()** 获取该URL的文件路径
- **public String getFile()** 获取该URL的文件名
- **public String getQuery()** 获取该URL的查询名
```
URL url = new URL(URL("http://localhost:8080/examples/myTest.txt");
System.out.println("getProtocol():" + url.getProtocol());
System.out.println("getHost():" + url.getHost());
System.out.println("getPort():" + url.getPort());
System.out.println("getPath():" + url.getPath());
System.out.println("getFile():" + url.getFile());
System.out.println("getQuery():" + url.getQuery());
```

3）针对HTTP协议的URLConnection类

URL的方法**openStream()**：能从网络上读取数据
若希望输出数据，例如向服务器端的CGI （公共网关接口-Common Gateway Interface-的简称，是用户浏览器和服务器端的应用程序进行连接的接口）程序发送一些数据，则必须先与URL建立连接，然后才能对其进行读写，此时需要使用URLConnection。
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.
- **URL netchinaren = new URL ("http://www.atguigu.com/index.shtml");**
- **URLConnectonnu = netchinaren.openConnection( );**
通过URLConnection对象获取的输入流和输出流，即可以与现有的CGI程序进行交互。
- **public Object getContent() throws IOException**
- **public intgetContentLength()**
- **public String getContentType()**
- **public long getDate()**
- **public long getLastModified()**
- **public InputStreamgetInputStream() throws IOException**
- **public OutputSteramgetOutputStream() throws IOException**

URI、URL和URN的区别

URI，是uniform resource identifier，统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源。
URL是uniform resource locator，统一资源定位符，它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。
URN，uniform resource name，统一资源命名，是通过名字来标识资源，比如mailto:java-net@java.sun.com。
也就是说，URI是以一种抽象的，高层次概念定义统一资源标识，而URL和URN则是具体的资源标识的方式。URL和URN都是一种URI。
在Java的URI中，一个URI实例可以代表绝对的，也可以是相对的，只要它符合URI的语法规则。而URL类则不仅符合语义，还包含了定位该资源的信息，因此它不能是相对的。

网络编程 - 图9

4.2 下载tomcat下的文件

首先需要在tomcat中放入一个资源文件！

package com.wang.inet.url;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;
public class UrlDemo02 {
  public static void main(String[] args) {
    try {
      //1. 定位到服务器端的资源
      URL url = new URL("http://localhost:8080/wangjin/SecurityFile.txt");
      //2. 创建连接
      HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
      //3. 获取输入流
      InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();
      //4. 写出文件
      FileOutputStream fos = new FileOutputStream("SecurityFile.txt");
      byte[] buffer = new byte[1024];
      int len;
      while ((len=inputStream.read(buffer))!=-1){
        fos.write(buffer,0,len);
      }
      //5.关闭资源
      fos.close();
      inputStream.close();
      urlConnection.disconnect(); //断开连接
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

小结

位于网络中的计算机具有唯一的IP地址，这样不同的主机可以互相区分。
客户端－服务器是一种最常见的网络应用程序模型。
- 服务器是一个为其客户端提供某种特定服务的硬件或软件。
- 客户机是一个用户应用程序，用于访问某台服务器提供的服务。
- 端口号是对一个服务的访问场所，它用于区分同一物理计算机上的多个服务。
- 套接字用于连接客户端和服务器，客户端和服务器之间的每个通信会话使用一个不同的套接字。
- TCP协议用于实现面向连接的会话。
Java 中有关网络方面的功能都定义在**java.net**程序包中。Java 用InetAddress对象表示IP 地址，该对象里有两个字段：主机名(String) 和IP 地址(int)。
类Socket 和ServerSocket实现了基于TCP协议的客户端－服务器程序。
- Socket是客户端和服务器之间的一个连接，连接创建的细节被隐藏了。
- 这个连接提供了一个安全的数据传输通道：因为TCP 协议可以解决数据在传送过程中的丢失、损坏、重复、乱序以及网络拥挤等问题，它保证数据可靠的传送。
类URL 和URLConnection提供了最高级网络应用。
- URL 的网络资源的位置来统一表示Internet 上各种网络资源。
- 通过URL对象可以创建当前应用程序和URL 表示的网络资源之间的连接，这样当前程序就可以读取网络资源数据，或者把自己的数据传送到网络上去。