java笔记 - 网络编程

网络编程：计算机和计算机之间通过网络进行数据传输。网络编程三要素：ip、端口、协议。

1.常见的软件架构

image.png

2.ip

ip 是上网设备在网络中的地址，是唯一的。常见的ip分为IPv4、IPv6

IPv4

目前的主流方案，最多只有2^32次方个ip，目前已经用完了。

image.png

IPv6

为了解决IPv4不够用而出现的，最多有2^128次方个ip，可以为地球上每一粒沙子都设定ip

image.png

image.png

3.端口

image.png

4.协议

image.png

现在用的是 TCP/IP 参考模型

image.png

UDP协议和TCP协议的应用场景：

场景	推荐协议	原因
网页浏览、文件下载	TCP	需要可靠传输
实时视频/语音通话	UDP	低延迟比可靠性重要
金融交易、数据库	TCP	数据必须准确无误
DNS 查询	UDP	快速响应，短连接
在线游戏（FPS）	UDP	减少延迟，允许少量丢包
IoT 传感器上报	UDP	高频小数据，可容忍丢包

5.InetAddress 类

InetAddress是Java网络编程中的一个核心类，用于表示IP地址（包括IPv4和IPv6地址）

主要用途
IP地址表示：封装IPv4或IPv6地址
域名解析：将主机名(域名)解析为IP地址
反向解析：将IP地址反向解析为主机名
本地地址获取：获取本机的IP地址
网络通信基础：作为Socket等网络类的基础

package com.网络编程;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class test {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAddress adress = InetAddress.getByName("192.168.2.109");
        System.out.println(adress);

        String hostName = adress.getHostName();
        System.out.println(hostName);

        String ip = adress.getHostAddress();
        System.out.println(ip);
    }
}

// 打印输出：
/192.168.2.109
LAPTOP-1K0M6B4Q
192.168.2.109

6.UDP 通信程序的代码实现

image.png

（1）单播方式

单播是指一对一的通信方式，数据从一个发送方发送到一个接收方。

发送数据：

image.png

package com.网络编程;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDP_sendData {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建 DatagramSocket 对象（快递公司）
        // 细节：
        // 绑定端口，以后从这个端口往外发送数据
        // 空参：所有可用的端口里随机找一个使用
        // 有参：指定端口发送
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        // 2.打包数据
        // 发送到哪个电脑的哪个端口上
        InetAddress adress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        int port = 9000;

        // 注意发送的数据是 byte 数组
        byte[] data = "这是第一条数据。。。".getBytes();
        DatagramPacket dataPackage = new DatagramPacket(data, data.length, adress, port);

        // 3.发送数据
        ds.send(dataPackage);

        // 4.释放资源
        ds.close();
    }
}

接收数据：

image.png

package com.网络编程;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class UDP_receiveData {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 注意：需要先启动接收端再运行发送端

        // 1.创建 DatagramSocket 对象（快递公司）
        // 细节：
        // 接收数据的时候需要传参 端口，要和发送的目标端口保持一致
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9000);

        // 2.接收数据包
        byte[] buf = new byte[1024]; // 接收1024个字节长度
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        // 注意：receive 方法是阻塞的，执行到这里会等发送端发送数据，没有接收到就一直等
        ds.receive(dp);

        // 3.解析数据包
        byte[] data = dp.getData(); // 数据
        int len = dp.getLength(); // 实际接收到了多少个字节，可能指定的这个 buf 长度大于实际发送过来的数据长度
        String hostAddress = dp.getAddress().getHostAddress();
        int port = dp.getPort();
        System.out.println("接收到数据，" + new String(data, 0, len));
        System.out.println("数据是从" + hostAddress + "这台电脑的" + port + "端口发送的过来的");

        // 4.释放资源
        ds.close();
    }
}

注意：需要先启动接收端再运行发送端才能看到效果

（2）组播方式

组播（多播）是指一对一组的通信方式，数据仅发送给加入特定组播组的主机。

发送端：

image.png

接收端：

image.png

（3）广播方式

广播是指一对所有的通信方式，数据发送到同一局域网内的所有主机（广播域内的设备）。

广播方式只需要把单播的地址改为 255.255.255.255 即可

image.png

7.tcp通信的代码实现

image.png

发送端：

package com.网络编程;

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

public class Tcp发送数据 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建客户端的Socket对象

        // 细节：创建对象时会连接服务器，如果连接不上，代码会报错
        Socket s = new Socket("127.0.0.1", 9999);
        // 获取输出流，写数据
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("hello Tcp,来了来了".getBytes());

        // 接收端的read方法不会停止，除非这个tcp链接关闭，或者手动结束输出流
        //s.shutdownOutput();

        // 释放资源
        os.close();
        s.close();
    }
}

接收端：

package com.网络编程;

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

public class Tcp接收数据 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建服务端的Socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);

        // 监听客户端的连接
        Socket s = ss.accept();

        // 获取输入流，读数据，并把数据显示在控制它

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));

        int b;
        while ((b = br.read()) != -1) {
            System.out.print((char) b);
        }

        // 释放资源
        s.close();
        ss.close();
    }
}