文章目录

Java网络编程入门

1. 初始网络编程

1.1 什么是网络编程？

网络编程就是让不同电脑上的程序能够互相通信。

  • 单机程序：自己跟自己玩
  • 网络程序：可以跟别人玩
1.2 网络编程能做什么？
应用例子
即时通讯微信、QQ
文件传输百度网盘、FTP
远程控制向日葵、TeamViewer
Web服务浏览器访问网站

2. 网络编程三要素

要素作用类比
IP地址找到哪台电脑小区地址
端口号找到电脑上哪个程序门牌号
协议数据怎么传快递规则

3. IP地址

3.1 什么是IP？

IP地址是网络中每台电脑的唯一标识。

IPv4：

  • 32位，4个字节
  • 格式：192.168.1.1
  • 最大数量：约42亿个（实际不够用）

解决：利用局域网IP解决IP不够的问题

IPv6：

  • 128位，16个字节
  • 格式：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
  • 数量：多到地球上每粒沙子都能分配一个
3.2 IPv4的小细节

特殊IP：

IP地址含义
127.0.0.1本机地址（localhost）
0.0.0.0所有网卡地址
255.255.255.255广播地址

私有IP（内网使用，不能上网）：

  • 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
  • 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
  • 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
3.3 InetAddress类的使用
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {

    static InetAddress getByName(String host) // 确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址
    String getHostName()     // 获取此IP地址的主机名
    String getHostAddress()  // 返回文本显示中的IP地址字符串

    //1. 获取InetAddress的对象
    //IP的对象  一台电脑的对象
    InetAddress address = InetAddress.getByName("DESKTOP-503JSAM");
    System.out.println(address);

    String name = address.getHostName();
    System.out.println(name); // DESKTOP-503JSAM

    String ip = address.getHostAddress();
    System.out.println(ip); // 192.168.1.100
}

4. 端口号

4.1 什么是端口？

电脑上同时运行很多程序，数据到了之后该给谁？

端口号就是程序在网络中的门牌号。

一个端口对应一个应用

4.2 端口范围
  • 0 ~ 65535（共65536个）
  • 0 ~ 1023：系统保留端口
  • 1024 ~ 49151：注册端口
  • 49152 ~ 65535：动态/私有端口
4.3 常用端口
端口协议用途
80HTTP网页访问
443HTTPS安全网页
21FTP文件传输
22SSH安全远程登录
3306MySQL数据库

5. 协议

5.1 TCP vs UDP
维度TCPUDP
连接需要建立连接不需要
可靠性可靠，不丢数据不可靠，可能丢
顺序按顺序到达可能乱序
速度慢快
应用文件下载、网页视频通话、直播

比喻：

  • TCP = 打电话（先接通，再说话）
  • UDP = 写信（扔邮筒里，不管收不收得到）
5.2 三次握手（TCP建立连接）
客户端                    服务器
  |                        |
  |------- SYN ---------->| (1) 客户端：我要连接
  |                        |
  |<----- SYN+ACK --------| (2) 服务器：好的，你连吧
  |                        |
  |------- ACK ---------->| (3) 客户端：收到，开始传数据
  |                        |
5.3 四次挥手（TCP断开连接）
客户端                    服务器
  |                        |
  |------- FIN ---------->| (1) 客户端：我发完了
  |                        |
  |<------ ACK -----------| (2) 服务器：知道了
  |                        |
  |<------ FIN -----------| (3) 服务器：我也发完了
  |                        |
  |------- ACK ---------->| (4) 客户端：好的，再见
  |                        |

6. UDP协议

6.1 UDP发送数据
//发送数据

//1.创建DatagramSocket对象（快递公司）
//细节：
//绑定端口，以后我们就是通过这个端口往外发送
//空参：所有可用的端口中随机一个进行使用
//有参：指定端口号进行绑定
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

//2.打包数据
String str = "你好啊！！！";
byte[] bytes = str.getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port = 10086;

DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);

//3.发送数据
ds.send(dp);

//4.释放资源
ds.close();
6.2 UDP接收数据
//1.创建DatagramSocket对象（快递公司）
//细节：
//在接收的时候，一定要绑定端口
//而且绑定的端口一定要跟发送的端口保持一致
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);

//2.接收数据包
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
ds.receive(dp);

//3.解析数据包
byte[] data = dp.getData();
int len = dp.getLength();
InetAddress address = dp.getAddress();
int port = dp.getPort();

System.out.println("接收到数据" + new String(data, 0, len));
System.out.println("该数据是从" + address + "这台电脑中的" + port + "这个端口发出的");

//4.释放资源
ds.close();
6.3 UDP单播、组播、广播
类型说明目标
单播一对一特定一个IP
组播一对多（加入组）组播地址（224.0.0.0 ~ 239.255.255.255）
广播一对所有255.255.255.255
// 广播示例：发送到广播地址
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, 
    InetAddress.getByName("255.255.255.255"), 8888);

组播：

public class SendMessageDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
        组播发送端代码
        */
        //创建MulticastSocket对象
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket();

        // 创建DatagramPacket对象
        String s = "你好，你好！";
        byte[] bytes = s.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
        int port = 10000;

        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);

        // 调用MulticastSocket发送数据方法发送数据
        ms.send(datagramPacket);

        // 释放资源
        ms.close();
    }
}

public class ReceiveMessageDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 组播接收端代码
        */

        //1. 创建MulticastSocket对象
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);

        //2. 将当前本机，添加到224.0.0.1的这一组当中
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
        ms.joinGroup(address);

        //3. 创建DatagramPacket数据包对象
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);

        //4. 接收数据
        ms.receive(dp);

        //5. 解析数据
        byte[] data = dp.getData();
        int len = dp.getLength();
        String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
        String name = dp.getAddress().getHostName();

        System.out.println("ip为: " + ip + ",主机名为: " + name + "的人。发送了数据: " + new String(data, 0, len));

        //6. 释放资源
        ms.close();
    }
}

7. TCP协议

7.1 TCP发送数据
public class Client {
    static void main() throws IOException {
        //创建Socket对象
        Socket socket = new Socket("192.168.1.79", 10086);
		//获取输入流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("hi".getBytes());
		//关闭
        os.close();
        socket.close();
    }
}
7.2 TCP接收数据
public class Server {
    static void main() throws IOException {
        //创建ServerSocket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);
		//监听客户端连接
        Socket socket = ss.accept();
        //获取输出流
        InputStream is = socket.getInputStream();
        int b;
        while((b = is.read()) != -1){
            System.out.println((char) b);
        }
        //关闭
        socket.close();
        ss.close();
    }
}
7.3 中文乱码问题

字节流直接处理中文可能乱码，用转换流解决：

//获取输出流
InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
int b;
while((b = isr.read()) != -1){
	System.out.println((char) b);
}

8. 网络编程架构：C/S 和 B/S

8.1 C/S架构（Client-Server，客户端/服务器）

特点：

  • 需要安装专门的客户端软件
  • 客户端和服务器都需要开发
  • 客户端可以分担计算压力

例子：微信、QQ、游戏、网络编程的Socket例子

┌────────┐                    ┌────────┐
│ 客户端1 │◄────网络──────────►│        │
└────────┘                    │ 服务器 │
┌────────┐                    │        │
│ 客户端2 │◄──────────────────►│        │
└────────┘                    └────────┘
8.2 B/S架构（Browser-Server，浏览器/服务器）

特点：

  • 客户端就是浏览器，无需安装
  • 只需要开发服务器
  • 更新方便（改服务器即可）

例子：淘宝、百度、B站

┌────────┐                    ┌────────┐
│ 浏览器1 │◄────HTTP──────────►│        │
└────────┘                    │ Web    │
┌────────┐                    │ 服务器 │
│ 浏览器2 │◄──────────────────►│        │
└────────┘                    └────────┘
8.3 C/S vs B/S 对比
维度C/SB/S
客户端需要安装只需要浏览器
更新每个客户端都要更新服务器更新即可
性能客户端可分担主要靠服务器
跨平台需要不同版本浏览器都支持
开发成本高（两端都要写）低（只写服务器）
用户体验更好依赖网络
学习内容Socket编程HTTP + Web框架

9. 常见异常及原因

异常原因
ConnectException服务器没启动或端口不对
BindException端口被占用
SocketTimeoutException连接或读取超时
UnknownHostException域名解析失败

10. 易错点总结

  1. 先启动服务端，再启动客户端

  2. 端口不要用1024以下（系统保留）

  3. UDP接收时，端口要和服务端绑定的端口一致

  4. TCP用字符流处理中文要加flush，否则数据不发送

  5. readLine需要换行符，发送端要加writer.newLine()

  6. 关闭资源要按顺序

11. 总结

知识点核心内容
IP地址找到电脑（InetAddress）
端口号找到程序（0~65535）
UDP无连接、不可靠、快（DatagramSocket）
TCP有连接、可靠、慢（Socket/ServerSocket）
C/S客户端+服务器，需安装
B/S浏览器+服务器，无需安装
# java # 开发语言
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