网络的概念

网络:一组相互连接的计算机，多台计算机组成，使用物理线路进行连接

网络连接的功能

网络编程的三要素

1) IP 地址:唯一标识网络上的每一台计算机，两台计算机之间通信的必备有素

IP 地址IP 地址用于标识网络上的唯一一台计算机,共 32 位，

4 个 8位二进制数组成IP

地址分为：IPv4 和 IPv6

IPv4：“点分十进制表示法”

IPv6:“十六进制表示法”

IP 地址=网络 ID+主机 ID
网络 ID：标识计算机或网络设备所有的网段
主机 ID：标识特定的主机或网络设备

2) 端口号:计算机中应用的标号(代表一个应用程序)，0-1024 系统使用或保留端口 ，端号口占 2 个字节，所以有效端口 0-65535

3) 通信协议:通信的规则 TCP,UDP

Socket 称为“套接字”，是计算机之间通信的一种约定或一种方式，通过 Socket 这种约定，一台计算机可以接收其他计算机的数据，也可以向其他计算机发送数据。

每一个客户端都使用一个 Socket 对象表示，服务器端使用 ServerSocket 等待客户端的连接。

TCP 和 UDP 协议的区别

TCP(transfer control protocol)一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议 。

特点1) 面向连接；2) 点到点的通信；3) 高可靠性:三次握手；4) 占用系统资源多、效率低；

UDP(User DatagramProtocol )一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务

特点:1) 非面向连接，传输不可靠，可能丢失；2) 发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认；

3) 数据报的大小限制在 64k 内；4) 非常简单的协议，开销小

TCP 通信原理

服务器创建 ServerSocket，在指定端口监听并处理请求，客户端创建 Socket，向服务器发送请求

UDP 协议数据传递细节

1) 不需要利用 IO 流实现数据的传输

2) 每个数据发送单元被统一封装成数据包的方式，发送方将数据包发送到网络中，数据包在网络中去寻找他的目的地。

3) DatagramSocket：用于发送或接收数据包

4) DatagramPacket：数据包

Java网络编程

Java为了可移植性，不允许直接调用操作系统，而是由java.net包来提供网络功能。Java虚拟机负责提供与操作系统的实际连接。下面我们来介绍几个java.net包中的常用的类。

InetAddress

  作用：封装计算机的IP地址和DNS(没有端口信息)。              

注：DNS是Domain Name System，域名系统。     

 特点：这个类没有构造方法。如果要得到对象，只能通过静态方法：getLocalHost()、getByName()、 getAllByName()、 getAddress()、getHostName()。

InetSocketAddress

作用：包含IP和端口信息，常用于Socket通信。此类实现 IP 套接字地址(IP 地址 + 端口号)，不依赖任何协议。

URL类

  IP地址唯一标识了Internet上的计算机，而URL则标识了这些计算机上的资源。类 URL 代表一个统一资源定位符，它是指向互联网“资源”的指针。资源可以是简单的文件或目录，也可以是对更为复杂的对象的引用，例如对数据库或搜索引擎的查询。      

为了方便程序员编程，JDK中提供了URL类，该类的全名是java.net.URL，有了这样一个类，就可以使用它的各种方法来对URL对象进行分割、合并等处理。

基于TCP协议的Socket编程和通信

在网络通讯中，第一次主动发起通讯的程序被称作客户端(Client)程序，简称客户端，而在第一次通讯中等待连接的程序被称作服务器端(Server)程序，简称服务器。一旦通讯建立，则客户端和服务器端完全一样，没有本质的区别。

“请求-响应”模式：

      1. Socket类：发送TCP消息。

      2. ServerSocket类：创建服务器。

      套接字是一种进程间的数据交换机制。这些进程既可以在同一机器上，也可以在通过网络连接的不同机器上。换句话说，套接字起到通信端点的作用。单个套接字是一个端点，而一对套接字则构成一个双向通信信道，使非关联进程可以在本地或通过网络进行数据交换。一旦建立套接字连接，数据即可在相同或不同的系统中双向或单向发送，直到其中一个端点关闭连接。套接字与主机地址和端口地址相关联。主机地址就是客户端或服务器程序所在的主机的IP地址。端口地址是指客户端或服务器程序使用的主机的通信端口。

      在客户端和服务器中，分别创建独立的Socket，并通过Socket的属性，将两个Socket进行连接，这样，客户端和服务器通过套接字所建立的连接使用输入输出流进行通信。

      TCP/IP套接字是最可靠的双向流协议，使用TCP/IP可以发送任意数量的数据。

      实际上，套接字只是计算机上已编号的端口。如果发送方和接收方计算机确定好端口，他们就可以通信了。

      如图12-6所示为客户端与服务器端的通信关系图：

TCP/IP通信连接的简单过程：

      位于A计算机上的TCP/IP软件向B计算机发送包含端口号的消息，B计算机的TCP/IP软件接收该消息，并进行检查，查看是否有它知道的程序正在该端口上接收消息。如果有，他就将该消息交给这个程序。

      要使程序有效地运行，就必须有一个客户端和一个服务器。

通过Socket的编程顺序：

      1. 创建服务器ServerSocket，在创建时，定义ServerSocket的监听端口(在这个端口接收客户端发来的消息)。

      2. ServerSocket调用accept()方法，使之处于阻塞状态。

      3. 创建客户端Socket，并设置服务器的IP及端口。

      4. 客户端发出连接请求，建立连接。

      5. 分别取得服务器和客户端Socket的InputStream和OutputStream。

      6. 利用Socket和ServerSocket进行数据传输。

      7. 关闭流及Socket。

服务器代码演示：

客户端代码演示

运行效果

UDP通讯的实现

▪ DatagramSocket：用于发送或接收数据报包

当服务器要向客户端发送数据时，需要在服务器端产生一个DatagramSocket对象，在客户端产生一个DatagramSocket对象。服务器端的DatagramSocket将DatagramPacket发送到网络上，然后被客户端的DatagramSocket接收。

      DatagramSocket有两种常用的构造函数。一种是无需任何参数的，常用于客户端;另一种需要指定端口，常用于服务器端。如下所示：

      DatagramSocket() ：构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。

      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。

常用方法：

      Ø send(DatagramPacket p) ：从此套接字发送数据报包。

      Ø receive(DatagramPacket p) ：从此套接字接收数据报包。

      Ø close() ：关闭此数据报套接字。

▪ DatagramPacket：数据容器(封包)的作用

      此类表示数据报包。 数据报包用来实现封包的功能。

常用方法：

      Ø DatagramPacket(byte[] buf, int length) ：构造数据报包，用来接收长度为 length 的数据包。

      Ø 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。

      Ø getAddress() ：获取发送或接收方计算机的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。

      Ø getData() ：获取发送或接收的数据。

      Ø setData(byte[] buf) ：设置发送的数据。

UDP通信编程基本步骤：

      1. 创建客户端的DatagramSocket，创建时，定义客户端的监听端口。

      2. 创建服务器端的DatagramSocket，创建时，定义服务器端的监听端口。

      3. 在服务器端定义DatagramPacket对象，封装待发送的数据包。

      4. 客户端将数据报包发送出去。

      5. 服务器端接收数据报包。

代码演示：

运行效果