第8章网络编程 - 网络编程

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2023-12-01

网络编程 - 图1

1. 网络编程概述

自从互联网诞生以来，现在基本上所有的程序都是网络程序，很少有单机版的程序了。

计算机网络就是把各个计算机连接到一起，让网络中的计算机可以互相通信。网络编程就是如何在程序中实现两台计算机的通信。

举个例子，当你使用浏览器访问新浪网时，你的计算机就和新浪的某台服务器通过互联网连接起来了，然后，新浪的服务器把网页内容作为数据通过互联网传输到你的电脑上。

由于你的电脑上可能不止浏览器，还有QQ、Skype、Dropbox、邮件客户端等，不同的程序连接的别的计算机也会不同，所以，更确切地说，网络通信是两台计算机上的两个进程之间的通信。比如，浏览器进程和新浪服务器上的某个Web服务进程在通信，而QQ进程是和腾讯的某个服务器上的某个进程在通信。

网络通信就是两个进程在通信

1.1 计算机网络

是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，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的计算机系统。

1.2 网络编程

就是用来实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换。

1.3 网络模型

计算机网络之间以何种规则进行通信，就是网络模型研究问题。

网络模型一般是指OSI（Open System Interconnection开放系统互连）参考模型或者TCP/IP参考模型。

TCP/IP协议	OSI参考模型
应用层（包括Telnet、FTP、SNTP协议）	会话层、表示层和应用层
传输层（包括TCP、UDP协议）	传输层
网络层（包括ICMP、IP、ARP等协议）	网络层
数据链路层	物理层和数据链路层

应用层：http、https、ftp、smtp
安全层：TSL、SSL
传输层：TCP、UDP
网络层：IP
数据链路层
物理层

网络模型

网络编程 - 图4

1.4 网络模型7层概述

物理层

主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输，到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换）。这一层的数据叫做比特。

数据链路层

主要将从物理层接收的数据进行MAC地址（网卡的地址）的封装与解封装。常把这一层的数据叫做帧。在这一层工作的设备是交换机，数据通过交换机来传输。

网络层

主要将从下层接收到的数据进行IP地址（例192.168.0.1)的封装与解封装。在这一层工作的设备是路由器，常把这一层的数据叫做数据包。

传输层

定义了一些传输数据的协议和端口号（WWW端口80等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据），UDP（用户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如QQ聊天数据就是通过这种方式传输的）。主要是将从下层接收的数据进行分段和传输，到达目的地址后再进行重组。常常把这一层数据叫做段。

会话层

通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）

表示层

主要是进行对接收的数据进行解释、加密与解密、压缩与解压缩等（也就是把计算机能够识别的东西转换成人能够能识别的东西（如图片、声音等）。

应用层

主要是一些终端的应用，比如说FTP（各种文件下载），WEB（IE浏览），QQ之类的（可以把它理解成我们在电脑屏幕上可以看到的东西．就是终端应用）。

PS：

每个网卡的MAC地址都是全球唯一的
路由器实现将数据包发送到指定的地点
应用软件之间通信的过程就是层与层之间封包、解封包的过程
OSI参考模型虽然设计精细，但过于麻烦，效率不高，因此才产生了简化版的TCP/IP参考模型

1.5 封包、解封包的过程

封包、解封包

在TCP/IP协议模型的4层协议中，各层数据包封装情况如图所示。在发送数据时，将数据从最上层到最下层一次打包（加上
包头和部分尾部信息）；在接收数据时，则将从数据从最下层到最上层依次拆包（去掉包头和部分尾部信息）。这些打包和
拆包操作就是由TCP/IP协议栈实现的。下面根据实例对上述包头进行详细分析。

网络编程 - 图6

2. 网络编程三要素

网络模型说完了，我们要进行通讯，需要哪些要素呢?

比如说：我要跟你说话

第一个条件：我要先找到你 (IP)

要想使网络中的计算机能够进行通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识号来指定接收数据的计算机或者发送数据的计算机。在TCP/IP协议中，这个标识号就是IP地址，它可以唯一标识一台计算机。目前，IP地址广泛使用的版本是IPv4，它由4个字节大小的二进制数来表示，如：00001010000000000000000000000001。由于二进制形式表示的IP地址非常不便记忆和处理，因此通常会将IP地址写成十进制的形式，每个字节用一个十进制数字(0-255)表示，数字间用符号“.”分开，如 “10.0.0.1”。

随着计算机网络规模的不断扩大，对IP地址的需求也越来越多，IPv4这种用4个字节表示的IP地址将面临使用枯竭的局面。为解决此问题，IPv6 便应运而生。IPv6使用16个字节表示IP地址，它所拥有的地址容量约是IPv4的8×10²⁸倍，达到2¹²⁸个（算上全零的），这样就解决了网络地址资源数量不足的问题。

IP地址由两部分组成，即“网络.主机”的形式，其中网络部分表示其属于互联网的哪一个网络，是网络的地址编码，主机部分表示其属于该网络中的哪一台主机，是网络中一个主机的地址编码，二者是主从关系。IP地址总共分为5类，常用的有3类，介绍如下。

A类地址：由第一段的网络地址和其余三段的主机地址组成，范围是1.0.0.0到127.255.255.255
B类地址：由前两段的网络地址和其余两段的主机地址组成，范围是128.0.0.0到191.255.255.255
C类地址：由前三段的网络地址和最后一段的主机地址组成，范围是192.0.0.0到223.255.255.255

另外，还有一个回送地址127.0.0.1，指本机地址，该地址一般用来测试使用，例如：ping 127.0.0.1 来测试本机TCP/IP是否正常。

第二个条件：你得有接收数据的地方，耳朵 (端口)

通过IP地址可以连接到指定计算机，但如果想访问目标计算机中的某个应用程序，还需要指定端口号。在计算机中，不同的应用程序是通过端口号区分的。端口号是用两个字节（16位的二进制数）表示的，它的取值范围是0~65535，其中，0~1023之间的端口号由操作系统的网络服务所占用，用户的普通应用程序需要使用1024以上的端口号，从而避免端口号被另外一个应用或服务所占用。

IP地址和端口号的作用，如下图所示：

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从上图中可以清楚地看到，位于网络中的一台计算机可以通过IP地址去访问另一台计算机，并通过端口号访问目标计算机中的某个应用程序。

第三个条件：我跟你说话，你能接收到，咱按什么方式接收啊，我说英文你懂吗，说韩文你懂吗，不懂是吧，所以我还是说中文把(协议)

2.1 IP地址

网络中计算机的唯一标识，不易记忆，可用主机名。本地回环地址：127.0.0.1，主机名：localhost。计算机只能识别二进制的数据，所以我们的IP地址应该是一个二进制的数据。为了方便表示IP地址，我们就把IP地址的每一个字节上的数据换算成十进制，然后用.分开来表示：”点分十进制”。

所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。按照TCP/IP规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”，这么长的地址，人们处理起来也太费劲了。为了方便人们的使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分开不同的字节。于是，上面的IP地址可以表示为“10.0.0.1”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”，这显然比1和0容易记忆得多。

2.2 IP地址分类

IP地址的组成：IP地址 = 网络号码+主机地址

IPV4数量已经不够分配，所以产生了IPV6。

2.3 地址解析

地址解析是指将计算机的协议地址解析为物理地址，即MAC（Medium Access Control）地址，又称为媒体访问控制地址。通常，在网络上由地址解析协议（ARP）来实现地址解析。

假设主机A和主机B处于同一个物理网络上，主机A的IP为192.168.1.21，主机B的IP为192.168.1.23，当主机A与主机B进行通信时，将主机B的IP地址解析为物理地址

2.4 ping命令

通过ping 127.0.0.1可以测试网络是不是通，如果不通，可能是网卡出问题了

ip地址

通过ping命令还可以获取到url对应的IP地址，例如获取网易新闻url（c.m.163.com）的IP地址

网络编程 - 图10

查看本机IP地址ipconfig

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2.5 InetAddress类的使用

在JDK中，提供了一个与IP地址相关的InetAddress类，该类用于封装一个IP地址，并提供了一系列与IP地址相关的方法，下表中列举了InetAddress类的一些常用方法。

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上表中，列举了InetAddress的五个常用方法。其中，前两个方法用于获得该类的实例对象，第一个方法用于获得表示指定主机的InetAddress对象，第二个方法用于获得表示本地的InetAddress对象。通过InetAddress对象便可获取指定主机名，IP地址等。

返回值	方法	说明
InetAddress	getByName(String host)	根据主机名或者IP地址的字符串表示得到IP地址对象
String	getHostName()	获取此 IP 地址的主机名
String	getHostAddress()	返回 IP 地址字符串

代码示例：

package cn.itcast_01;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
public class InetAddressDemo {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        // public static InetAddress getByName(String host)
        // InetAddress address = InetAddress.getByName("liuyi");
        // InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.12.92");
        InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.12.63");
        // 获取两个东西：主机名，IP地址
        // public String getHostName()
        String name = address.getHostName();
        // public String getHostAddress()
        String ip = address.getHostAddress();
        System.out.println(name + "---" + ip);
    }
}

运行结果：

2.6 端口号

正在运行的程序的标识，用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识。有效端口：0~65535，其中0~1024系统使用或保留端口。

端口分为：物理端口，网卡口；逻辑端口，我们指的就是逻辑端口。

A：每个网络程序都会至少有一个逻辑端口
B：用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识
C：有效端口：0~65535，其中0~1024系统使用或保留端口。
D：所谓防火墙，其功能就是将发送到某程序端口的数据屏蔽掉以及将从该程序端口发出的数据也屏蔽掉。

端口号

2.7 传输协议

虽然通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，但是位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时必须要遵守一定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。

网络通信协议有很多种，目前应用最广泛的是TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/英特网互联协议)、UDP协议（User Datagram Protocol，用户数据报协议）、ICMP协议（Internet Control Message Protocol，Internet 控制报文协议）和其他一些协议的协议组。

TCP/IP（又称TCP/IP协议簇）是一组用于实现网络互连的通信协议，其名称来源于该协议簇中两个重要的协议（TCP协议和IP协议）。基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次，如下图所示：

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TCP/IP协议中的四层分别是链路层、网络层、传输层和应用层，每层分别负责不同的通信功能

链路层：也称为网络接口层，该层负责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上，TCP/IP本身并未定义该层的协议，而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议与TCP/IP的网络互联层进行连接。
网络层：也称网络互联层，是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。
传输层：主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议。
应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。

传输协议就是通讯的规则，常见协议：TCP，UDP。

UDP将数据源和目的封装成数据包中，不需要建立连接；每个数据报的大小在限制在64k；因无连接，是不可靠协议；不需要建立连接，速度快

TCP建立连接，形成传输数据的通道；在连接中进行大数据量传输；通过三次握手完成连接，是可靠协议；必须建立连接，效率会稍低

UDP和TCP的特点

UDP：面向无连接；不可靠；速度快；将数据封包传输，数据包最大64k
举例：聊天留言，在线视频，视频会议，发短信，邮局包裹。
TCP：面向连接；安全可靠效率稍低；通过三次握手确保连接的建立。
举例：下载，打电话，QQ聊天(你在线吗，在线，就回应下，就开始聊天了)

2.8 域名解析

Internet管理机构采取了在主机名后加上后缀名的方法标识一台主机，其后缀名被称为域名。

域名解析

在浏览器中输入新浪的域名，DNS解析域名成IP，然后计算机再通过获取到的IP访问新浪服务器。

域名解析，最先走是本地的hosts（C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts）文件，解析失败了，才去访问DNS服务器解析、获取IP地址。

域名解析

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
public class IPDemo
{
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost();
        ip = InetAddress.getByName("192.168.1.110");
        System.out.println(ip.getHostAddress());
        System.out.println(ip.getHostName());
    }
}

运行结果

域名解析

应用：通过hosts文件可以屏蔽游戏网站内容弹出，例如：在hosts文件中添加，127.0.0.1 www.game18.com

3. Socket套接字

为了更方便地开发网络应用程序，美国的伯克利大学在UNIX上推出了一种应用程序访问通信协议的操作系统调用套接字（socket）。socket的出现，使得程序员可以很方便地访问TCP/IP，从而开发各种网络应用的程序。后来，套接字被引进到Windows等操作系统，成为开发网络应用程序的有效工具。

3.1 Socket套接字

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。

3.2 Socket原理机制

通信的两端都有Socket
网络通信其实就是Socket间的通信
数据在两个Socket间通过IO传输

3.3 Socket机制图解

socket

4. UDP编程

在介绍TCP/IP结构时，提到传输层的两个重要的高级协议，分别是UDP和TCP，其中UDP是User Datagram Protocol的简称，称为用户数据报协议，TCP是Transmission Control Protocol的简称，称为传输控制协议。

UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输，例如视频会议使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。

UDP：UDP 协议全称是用户数据报协议，在网络中它与TCP 协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在OSI 模型中，在第四层——传输层，处于IP 协议的上一层。UDP 有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP 用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP 协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天UDP 仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。

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4.1 UDP传输

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

4.2 DatagramPacket

此类表示数据报包。数据报包用来实现无连接包投递服务。每条报文仅根据该包中包含的信息从一台机器路由到另一台机器。从一台机器发送到另一台机器的多个包可能选择不同的路由，也可能按不同的顺序到达。不对包投递做出保证。

UDP是一种面向无连接的协议，因此，在通信时发送端和接收端不用建立连接。UDP通信的过程就像是货运公司在两个码头间发送货物一样，在码头发送和接收货物时都需要使用集装箱来装载货物。UDP通信也是一样，发送和接收的数据也需要使用“集装箱”进行打包，为此JDK中提供了一个DatagramPacket类，该类的实例对象就相当于一个集装箱，用于封装UDP通信中发送或者接收的数据。

想要创建一个DatagramPacket对象，首先需要了解一下它的构造方法。在创建发送端和接收端的DatagramPacket对象时，使用的构造方法有所不同，接收端的构造方法只需要接收一个字节数组来存放接收到的数据，而发送端的构造方法不但要接收存放了发送数据的字节数组，还需要指定发送端IP地址和端口号。

DatagramPacket(byte[] buf,int length)

使用该构造方法在创建DatagramPacket对象时，指定了封装数据的字节数组和数据的大小，没有指定IP地址和端口号。很明显，这样的对象只能用于接收端，不能用于发送端。因为发送端一定要明确指出数据的目的地(IP地址和端口号)，而接收端不需要明确知道数据的来源，只需要接收到数据即可。

DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress addr,int port)

使用该构造方法在创建DatagramPacket对象时，不仅指定了封装数据的字节数组和数据的大小，还指定了数据包的目标IP地址（addr）和端口号（port）。该对象通常用于发送端，因为在发送数据时必须指定接收端的IP地址和端口号，就好像发送货物的集装箱上面必须标明接收人的地址一样。

DatagramPacket(byte[] buf,int offset,int length)

该构造方法与第一个构造方法类似，同样用于接收端，只不过在第一个构造方法的基础上，增加了一个offset参数，该参数用于指定接收到的数据在放入buf缓冲数组时是从offset处开始的。

DatagramPacket(byte[] buf,int offset,int length,InetAddress addr,int port)

该构造方法与第二个构造方法类似，同样用于发送端，只不过在第二个构造方法的基础上，增加了一个offset参数，该参数用于指定一个数组中发送数据的偏移量为offset，即从offset位置开始发送数据。

DatagramPacket类中的常用方法

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上表中，列举了DatagramPacket类的四个常用方法及其功能，通过这四个方法，可以得到发送或者接收到的DatagramPacket数据包中的信息。

4.3 DatagramSocket

此类表示用来发送和接收数据报包的套接字

数据报套接字是包投递服务的发送或接收点。每个在数据报套接字上发送或接收的包都是单独编址和路由的。从一台机器发送到另一台机器的多个包可能选择不同的路由，也可能按不同的顺序到达

在 DatagramSocket 上总是启用 UDP 广播发送。为了接收广播包，应该将 DatagramSocket 绑定到通配符地址。在某些实现中，将 DatagramSocket 绑定到一个更加具体的地址时广播包也可以被接收。

DatagramPacket数据包的作用就如同是“集装箱”，可以将发送端或者接收端的数据封装起来，然而运输货物只有“集装箱”是不够的，还需要有“码头”。同理，在程序中，要实现通信只有DatagramPacket数据包也是不行的，它也需要一个“码头”。为此，JDK提供了一个DatagramSocket类，该类的作用就类似于“码头”，使用这个类的实例对象就可以发送和接收DatagramPacket数据包。发送数据的过程如下图所示。

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在创建发送端和接收端的DatagramSocket对象时，使用的构造方法也有所不同，下面对DatagramSocket类中常用的构造方法进行讲解。

DatagramSocket()

该构造方法用于创建发送端的DatagramSocket对象，在创建DatagramSocket对象时，并没有指定端口号，此时，系统会分配一个没有被其他网络程序所使用的端口号。

DatagramSocket(int port)

该构造方法既可用于创建接收端的DatagramSocket对象，又可以创建发送端的DatagramSocket对象，在创建接收端的DatagramSocket对象时，必须要指定一个端口号，这样就可以监听指定的端口。

DatagramSocket(int port,InetAddress addr)

使用该构造方法在创建DatagramSocket对象时，不仅指定了端口号，还指定了相关的IP地址。该对象的使用适用于计算机上有多块网卡的情况，在使用时可以明确规定数据通过哪块网卡向外发送和接收哪块网卡的数据。由于计算机中针对不同的网卡会分配不同的IP，因此在创建DatagramSocket对象时需要通过指定IP地址来确定使用哪块网卡进行通信。

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
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

DatagramSocket类中的常用方法

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上表中，针对DatagramSocket类中的常用方法及其功能进行了介绍。其中前两个方法可以完成数据的发送或者接收的功能。

4.4 UDP传输-发送端思路

建立udp的socket服务
将要发送的数据封装成数据包
通过udp的socket服务，将数据包发送出
关闭资源

package cn.itcast_02;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
/*
 * UDP协议发送数据：
 * A:创建发送端Socket对象
 * B:创建数据，并把数据打包
 * C:调用Socket对象的发送方法发送数据包
 * D:释放资源
 */
public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建发送端Socket对象
        // DatagramSocket()
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        // 创建数据，并把数据打包
        // DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
        // 创建数据
        byte[] bys = "hello,udp,我来了".getBytes();
        // 长度
        int length = bys.length;
        // IP地址对象
        InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.12.92");
        // 端口
        int port = 10086;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, length, address, port);
        // 调用Socket对象的发送方法发送数据包
        // public void send(DatagramPacket p)
        ds.send(dp);
        // 释放资源
        ds.close();
    }
}

4.5 UDP传输-接收端思路

建立udp的socket服务
通过receive方法接收数据
将收到的数据存储到数据包对象中
通过数据包对象的功能来完成对接收到数据进行解析
可以对资源进行关闭

package cn.itcast_02;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
/*
 * UDP协议接收数据：
 * A:创建接收端Socket对象
 * B:创建一个数据包(接收容器)
 * C:调用Socket对象的接收方法接收数据
 * D:解析数据包，并显示在控制台
 * E:释放资源
 */
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建接收端Socket对象
        // DatagramSocket(int port)
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
        // 创建一个数据包(接收容器)
        // DatagramPacket(byte[] buf, int length)
        byte[] bys = new byte[1024];
        int length = bys.length;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, length);
        // 调用Socket对象的接收方法接收数据
        // public void receive(DatagramPacket p)
        ds.receive(dp); // 阻塞式
        // 解析数据包，并显示在控制台
        // 获取对方的ip
        // public InetAddress getAddress()
        InetAddress address = dp.getAddress();
        String ip = address.getHostAddress();
        // public byte[] getData():获取数据缓冲区
        // public int getLength():获取数据的实际长度
        byte[] bys2 = dp.getData();
        int len = dp.getLength();
        String s = new String(bys2, 0, len);
        System.out.println(ip + "传递的数据是:" + s);
        // 释放资源
        ds.close();
    }
}

运行结果：

udp

4.6 UDP案例

从键盘录入数据进行发送，如果输入的是886那么客户端就结束输入数据。

发送端

package cn.itcast_04;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
/*
 * 数据来自于键盘录入
 * 键盘录入数据要自己控制录入结束。
 */
public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建发送端的Socket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        // 封装键盘录入数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String line = null;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            if ("886".equals(line)) {
                break;
            }
            // 创建数据并打包
            byte[] bys = line.getBytes();
            // DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length,
            // InetAddress.getByName("192.168.12.92"), 12345);
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length,
                    InetAddress.getByName("192.168.12.255"), 12345);
            // 发送数据
            ds.send(dp);
        }
        // 释放资源
        ds.close();
    }
}

运行结果：

udp

接收端

package cn.itcast_04;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
/*
 * 多次启动接收端：
 *         java.net.BindException: Address already in use: Cannot bind
 *         端口被占用。
 */
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建接收端的Socket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);
        while (true) {
            // 创建一个包裹
            byte[] bys = new byte[1024];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
            // 接收数据
            ds.receive(dp);
            // 解析数据
            String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
            String s = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
            System.out.println("from " + ip + " data is : " + s);
        }
        // 释放资源
        // 接收端应该一直开着等待接收数据，是不需要关闭
        // ds.close();
    }
}

运行结果：

udp

5. TCP编程

TCP协议是面向连接的通信协议，即在传输数据前先在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务器端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”。第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认；第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求；第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。

1500697479674

由于TCP协议的面向连接特性，它可以保证传输数据的安全性，所以是一个被广泛采用的协议，例如在下载文件时，如果数据接收不完整，将会导致文件数据丢失而不能被打开，因此，下载文件时必须采用TCP协议。

5.1 TCP/IP协议

虽然大家现在对互联网很熟悉，但是计算机网络的出现比互联网要早很多。

计算机为了联网，就必须规定通信协议，早期的计算机网络，都是由各厂商自己规定一套协议，IBM、Apple和Microsoft都有各自的网络协议，互不兼容，这就好比一群人有的说英语，有的说中文，有的说德语，说同一种语言的人可以交流，不同的语言之间就不行了。

为了把全世界的所有不同类型的计算机都连接起来，就必须规定一套全球通用的协议，为了实现互联网这个目标，互联网协议簇（Internet Protocol Suite）就是通用协议标准。Internet是由inter和net两个单词组合起来的，原意就是连接“网络”的网络，有了Internet，任何私有网络，只要支持这个协议，就可以联入互联网。

因为互联网协议包含了上百种协议标准，但是最重要的两个协议是TCP和IP协议，所以，大家把互联网的协议简称TCP/IP协议。

通信的时候，双方必须知道对方的标识，好比发邮件必须知道对方的邮件地址。互联网上每个计算机的唯一标识就是IP地址，类似123.123.123.123。如果一台计算机同时接入到两个或更多的网络，比如路由器，它就会有两个或多个IP地址，所以，IP地址对应的实际上是计算机的网络接口，通常是网卡。

IP协议负责把数据从一台计算机通过网络发送到另一台计算机。数据被分割成一小块一小块，然后通过IP包发送出去。由于互联网链路复杂，两台计算机之间经常有多条线路，因此，路由器就负责决定如何把一个IP包转发出去。IP包的特点是按块发送，途径多个路由，但不保证能到达，也不保证顺序到达。

internet-computers

TCP协议则是建立在IP协议之上的。TCP协议负责在两台计算机之间建立可靠连接，保证数据包按顺序到达。TCP协议会通过握手建立连接，然后，对每个IP包编号，确保对方按顺序收到，如果包丢掉了，就自动重发。

许多常用的更高级的协议都是建立在TCP协议基础上的，比如用于浏览器的HTTP协议、发送邮件的SMTP协议等。

一个IP包除了包含要传输的数据外，还包含源IP地址和目标IP地址，源端口和目标端口。

端口有什么作用？在两台计算机通信时，只发IP地址是不够的，因为同一台计算机上跑着多个网络程序。一个IP包来了之后，到底是交给浏览器还是QQ，就需要端口号来区分。每个网络程序都向操作系统申请唯一的端口号，这样，两个进程在两台计算机之间建立网络连接就需要各自的IP地址和各自的端口号。

一个进程也可能同时与多个计算机建立链接，因此它会申请很多端口。

TCP/IP：Transmission Control Protocol/Internet Protocol 的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet 最基本的协议、Internet 国际互联网络的基础，由网络层的IP 协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4 层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言：TCP 负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP 是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。

TCP/IP 协议栈主要分为四层:应用层、传输层、网络层、数据链路层,每层都有相应的协议，如下图：

tcp

所谓的协议就是双方进行数据传输的一种格式。

5.2 TCP传输

TCP通信同UDP通信一样，也能实现两台计算机之间的通信，但TCP通信的两端需要创建socket对象。UDP通信与TCP通信的区别在于，UDP中只有发送端和接收端，不区分客户端与服务器端，计算机之间可以任意地发送数据；而TCP通信是严格区分客户端与服务器端的，在通信时，必须先由客户端去连接服务器端才能实现通信，服务器端不可以主动连接客户端，并且服务器端程序需要事先启动，等待客户端的连接。

在JDK中提供了两个用于实现TCP程序的类，一个是ServerSocket类，用于表示服务器端；一个是Socket类，用于表示客户端。通信时，首先要创建代表服务器端的ServerSocket对象，创建该对象相当于开启一个服务，此服务会等待客户端的连接；然后创建代表客户端的Socket对象，使用该对象向服务器端发出连接请求，服务器端响应请求后，两者才建立连接，开始通信。整个通信过程如下图所示：

1500698230162

Socket和ServerSocket
建立客户端和服务器端
建立连接后，通过Socket中的IO流进行数据的传输
关闭socket
同样，客户端与服务器端是两个独立的应用程序。

5.3 ServerSocket

此类实现服务器套接字。服务器套接字等待请求通过网络传入。它基于该请求执行某些操作，然后可能向请求者返回结果。

在开发TCP程序时，首先需要创建服务器端程序。JDK的java.net包中提供了一个ServerSocket类，该类的实例对象可以实现一个服务器端的程序。ServerSocket类提供了多种构造方法。

ServerSocket()

使用该构造方法在创建ServerSocket对象时并没有绑定端口号，这样的对象创建的服务器端没有监听任何端口，不能直接使用，还需要继续调用bind(SocketAddress endpoint)方法将其绑定到指定的端口号上，才可以正常使用。

ServerSocket(int port) 创建绑定到特定端口的服务器套接字

使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，可以将其绑定到一个指定的端口号上（参数port就是端口号）。端口号可以指定为0，此时系统就会分配一个还没有被其他网络程序所使用的端口号。由于客户端需要根据指定的端口号来访问服务器端程序，因此端口号随机分配的情况并不常用，通常都会让服务器端程序监听一个指定的端口号。

ServerSocket(int port, int backlog)

该构造方法就是在第二个构造方法的基础上，增加了一个backlog参数。该参数用于指定在服务器忙时，可以与之保持连接请求的等待客户数量，如果没有指定这个参数，默认为50。

ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)

该构造方法就是在第三个构造方法的基础上，增加了一个bindAddr参数，该参数用于指定相关的IP地址。该构造方法的使用适用于计算机上有多块网卡和多个IP的情况，使用时可以明确规定ServerSocket在哪块网卡或IP地址上等待客户的连接请求。显然，对于一般只有一块网卡的情况，就不用专门的指定了。

在以上介绍的构造方法中，第二个构造方法是最常使用的。了解了如何通过ServerSocket的构造方法创建对象后，接下来学习一下ServerSocket的常用方法，如下表所示：

1500698398486

ServerSocket对象负责监听某台计算机的某个端口号，在创建ServerSocket对象后，需要继续调用该对象的accept()方法，接收来自客户端的请求。当执行了accept()方法之后，服务器端程序会发生阻塞，直到客户端发出连接请求时，accept()方法才会返回一个Socket对象用于和客户端实现通信，程序才能继续向下执行。

5.4 Socket

此类实现客户端套接字（也可以就叫“套接字”）。套接字是两台机器间通信的端点。

ServerSocket对象，它可以实现服务端程序，但只实现服务器端程序还不能完成通信，此时还需要一个客户端程序与之交互，为此JDK提供了一个Socket类，用于实现TCP客户端程序。Socket类同样提供了多种构造方法。

Socket()

使用该构造方法在创建Socket对象时，并没有指定IP地址和端口号，也就意味着只创建了客户端对象，并没有去连接任何服务器。通过该构造方法创建对象后还需调用connect(SocketAddress endpoint)方法，才能完成与指定服务器端的连接，其中参数endpoint用于封装IP地址和端口号。

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

使用该构造方法在创建Socket对象时，会根据参数去连接在指定地址和端口上运行的服务器程序，其中参数host接收的是一个字符串类型的IP地址。

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

该构造方法在使用上与第二个构造方法类似，参数address用于接收一个InetAddress类型的对象，该对象用于封装一个IP地址。

Socket的常用方法

1500698550168

其中getInputStream()和getOutputStream()方法分别用于获取输入流和输出流。当客户端和服务端建立连接后，数据是以IO流的形式进行交互的，从而实现通信。接下来通过一张图来描述服务器端和客户端的数据传输，如下图所示：

1500698579414

5.5 TCP传输-客户端思路

建立客户端的Socket服务,并明确要连接的服务器。
如果连接建立成功,就表明,已经建立了数据传输的通道.就可以在该通道通过IO进行数据的读取和写入.该通道称为Socket流,Socket流中既有读取流,也有写入流.
通过Socket对象的方法,可以获取这两个流
通过流的对象可以对数据进行传输
如果传输数据完毕,关闭资源

package cn.itcast_06;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
/*
 * TCP协议发送数据：
 * A:创建发送端的Socket对象
 *         这一步如果成功，就说明连接已经建立成功了。
 * B:获取输出流，写数据
 * C:释放资源
 *
 * 连接被拒绝。TCP协议一定要先看服务器。
 * java.net.ConnectException: Connection refused: connect
 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建发送端的Socket对象
        // Socket(InetAddress address, int port)
        // Socket(String host, int port)
        // Socket s = new Socket(InetAddress.getByName("192.168.12.92"), 8888);
        Socket s = new Socket("192.168.12.92", 8888);
        // 获取输出流，写数据
        // public OutputStream getOutputStream()
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("hello,tcp,我来了".getBytes());
        // 释放资源
        s.close();
    }
}

5.6 TCP传输-服务器端思路

建立服务器端的socket服务，需要一个端口
服务端没有直接流的操作,而是通过accept方法获取客户端对象，在通过获取到的客户端对象的流和客户端进行通信
通过客户端的获取流对象的方法,读取数据或者写入数据
如果服务完成,需要关闭客户端,然后关闭服务器，但是,一般会关闭客户端,不会关闭服务器,因为服务端是一直提供服务的

package cn.itcast_06;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/*
 * TCP协议接收数据：
 * A:创建接收端的Socket对象
 * B:监听客户端连接。返回一个对应的Socket对象
 * C:获取输入流，读取数据显示在控制台
 * D:释放资源
 */
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建接收端的Socket对象
        // ServerSocket(int port)
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
        // 监听客户端连接。返回一个对应的Socket对象
        // public Socket accept()
        Socket s = ss.accept(); // 监听并接受到此套接字的连接。此方法在连接传入之前一直阻塞。
        // 获取输入流，读取数据显示在控制台
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = is.read(bys); // 阻塞式方法
        String str = new String(bys, 0, len);
        String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
        System.out.println(ip + "---" + str);
        // 释放资源
        s.close();
        // ss.close(); //这个不应该关闭
    }
}

5.7 TCP传输案例

客户端键盘录入，服务器输出到控制台

客户端：

package cn.itcast_08;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.Socket;
/*
 * 客户端键盘录入，服务器输出到控制台
 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建客户端Socket对象
        Socket s = new Socket("192.168.12.92", 22222);
        // 键盘录入数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        // 把通道内的流给包装一下
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(
                s.getOutputStream()));
        String line = null;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            // 键盘录入数据要自定义结束标记
            if ("886".equals(line)) {
                break;
            }
            bw.write(line);
            bw.newLine();
            bw.flush();
        }
        // 释放资源
        // bw.close();
        // br.close();
        s.close();
    }
}

运行结果：

tcp

服务器端：

package cn.itcast_08;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建服务器Socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(22222);
        // 监听客户端连接
        Socket s = ss.accept();
        // 包装通道内容的流
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                s.getInputStream()));
        String line = null;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            System.out.println(line);
        }
        // br.close();
        s.close();
        // ss.close();
    }
}

运行结果：

tcp

5.8 上传图片案例

客户端：

package cn.itcast_13;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;
public class UploadClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建客户端Socket对象
        Socket s = new Socket("192.168.12.92", 19191);
        // 封装图片文件
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(
                "林青霞.jpg"));
        // 封装通道内的流
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(s.getOutputStream());
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = 0;
        while ((len = bis.read(bys)) != -1) {
            bos.write(bys, 0, len);
            bos.flush();
        }
        s.shutdownOutput();
        // 读取反馈
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys2 = new byte[1024];
        int len2 = is.read(bys2);
        String client = new String(bys2, 0, len2);
        System.out.println(client);
        // 释放资源
        bis.close();
        s.close();
    }
}

服务器端：

package cn.itcast_13;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class UploadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建服务器Socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(19191);
        // 监听客户端连接
        Socket s = ss.accept();
        // 封装通道内流
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(s.getInputStream());
        // 封装图片文件
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(
                new FileOutputStream("mn.jpg"));
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = 0;
        while ((len = bis.read(bys)) != -1) {
            bos.write(bys, 0, len);
            bos.flush();
        }
        // 给一个反馈
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("图片上传成功".getBytes());
        bos.close();
        s.close();
    }
}

运行结果：

tcp

5.9 TCP传输容易出现的问题

客户端连接上服务端，两端都在等待，没有任何数据传输
通过例程分析：因为read方法或者readLine方法是阻塞式
解决办法：自定义结束标记，使用shutdownInput，shutdownOutput方法

6. TCP、UDP 特点对比

TCP 协议是面向连接、保证高可靠性(数据无丢失、数据无失序、数据无错误、数据无重复到达)传输层协议。UDP 协议也是传输层协议，它是无连接，不保证可靠的传输层协议。

区别	TCP	UDP
面向连接	面向连接	面向非连接
可靠性	可靠的连接	不可靠的连接
数据量	大量数据、大文件、重要的数据等	适合小数据、不重要的数据，64k
传输效率	速度慢	速度快
应用	多数使用(由于网络提速)	少数使用
java	ServerSocket	DatagramSocket

7. TCP 三次握手过程

三次握手用于请求链接的时候

7.1 请求端(通常称为客户)发送一个SYN 段指明客户打算连接的服务器的端口，以及初始序号(ISN)

7.2 服务器发回包含服务器的初始序号的SYN 报文段(报文段2)作为应答。同时，将确认序号设置为客户的ISN加1 以对客户的SYN 报文段进行确认。

7.3 客户必须将确认序号设置为服务器的ISN 加1 以对服务器的SYN 报文段进行确认(报文段3)这三个报文段完成连接的建立。这个过程也称为三次握手(three-way handshake)。

上面的过程如下图所示：

tcp

网络编程 - 图39

三次握手建立连接

标志位	作用
URG，urgent	紧急指针（urgent pointer）有效
ACK，acknowledgement	确认序号有效
PSH，push	接收方应该尽快将这个报文交给应用层
RST，reset	重置连接
SYN，synchronous	发起一个新连接
FIN，finish	释放一个连接

所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下图所示：

首先Client端发送连接请求报文，Server端接受连接后回复ACK报文，并为这次连接分配资源。Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文，并分配资源，这样TCP连接就建立了

网络编程 - 图40

第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

四次握手断开连接

客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开，中断连接端可以是Client端，也可以是Server端

网络编程 - 图41

第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。
第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。
第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？

因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN中断连接报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，”你发的FIN报文我收到了”。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

8. 客户端和服务器端原理

8.1 常见的客户端、服务器端

最常见的客户端：浏览器，IE/chrome
最常见的服务端：服务器，Tomcat

8.2 常见网络结构

网络结构

8.3 URL和URI

URI：统一资源标识符

URI是统一资源标识符，是一个用于标识某一互联网资源名称的字符串。该种标识允许用户对任何（包括本地和互联网）的资源通过特定的协议进行交互操作。URI由包括确定语法和相关协议的方案所定义。由是三个组成部分：访问资源的命名机制、存放资源的主机名、资源自身的名称，由路径表示。

URL：统一资源定位符

也就是说根据URL能够定位到网络上的某个资源，它是指向互联网“资源”的指针。

每个URL都是URI，但不一定每个URI都是URL。这是因为URI还包括一个子类，即统一资源名称（URN），它命名资源但不指定如何定位资源。

URL是统一资源定位，是对可以从互联网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁的表示，是互联网上标准资源的地址。互联网上的每个文件都有一个唯一的URL，它包含的信息指出文件的位置以及浏览器应该怎么处理它。

比如百度URL即是http://www.baidu.com

9. TCP的三次握手/四次挥手

TCP是面向连接的传输层协议，TCP协议提供可靠的连接服务，所以用了建立链接的三次握手和关闭连接的四次挥手来保证可靠服务。
通过TCP通信就像是两个应用在打电话一样，打电话前得先拨号建立连接，通话结束后要挂机释放连接。

9.1 建立TCP连接的三次握手

TCP连接的三次握手分别为：

客户端发送一个带SYN标志的TCP报文到服务器，表示告诉服务器我想建立一个连接。
服务器收到客户端的带SYN标志的文后，就给客户端回复一个带ACK标志和带SYN标志的报文，ACK表示回复客户端：OK，我准备好了建立连接；然后SYN表示服务器又问客户端：你准备好建立连接了么？
然后客户端又要发送一个带ACK标志的TCP报文，回答服务器说：我准备好了。
然后一个TCP连接就建立起来了。

SYN相当于询问的标志，ACK相当于回复的标志。

tcp

网络编程 - 图44

这里有一个问题：为什么最后客户端还要发送一次确认呢？这主要是防止已经失效了的请求报文段突然又传到了服务器，因而产生错误。

“已经失效了的请求报文段”大致是这样产生的：A发出第一个连接请求报文段并没有丢失，在一些网络结点上面长时间滞留，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达B。本来这是一个早已失效的报文段。但B收到这个失效的报文段后，就误以为是A发出的又一次新的连接请求，于是就向A发出确认报文段，同意建立连接，如果不采用三次握手，那么只要B发出确认后，新的连接就建立了。

9.2 释放TCP连接的四次挥手

由于TCP是全双工的，所以在释放TCP连接时，要双方都得单独关闭。意思就是服务器和客户端都要释放连接。原则是某一方主动关闭时，先发一个FIN报文来表示终止这个方向的连接，收到一个FIN报文就意味着这个方向不再有数据流动，但另一个方向仍可以有数据流动，当这一个方向也发送了FIN报文后，那么这一方的连接也可以关闭了。

释放TCP连接相对于要复杂点，具体释放TCP连接的四次挥手流程如下：

A发送一个FIN给B，说：我这边要传给你的数据已经传完了，我要关闭连接了。A进入FIN-WAIT-1状态，等待B确认。
B收到了上面的FIN报文后，回复一个ACK报文说：OK。A就关闭了A->B的连接。但是此时B还能给A发送数据，A也能接收B发来的数据。（此时A收到确认后进入FIN-WAIT-2状态。TCP处于半关闭状态）
当B也发送完数据后，就给A发送一个FIN报文说：我这边要传给你的数据也已经传完了，我也要关闭连接了。（B进入LAST-ACK状态，等待A确认）
A收到了上面的报文后，回复一个ACK报文说：OK。A进入TIME-WAIT状态。现在TCP连接还没有释放掉，然后经过等待计时器(TIME-WAIT timer)设置的时间2MSL后，A才进入CLOSE状态。

然后，当A撤销相应的传输控制块TCB后，一个TCP连接就关闭了。

10. Http、Tcp、Udp、Socket的区别

IP，网络层协议；TCP和UDP，传输层协议；HTTP，应用层协议；SOCKET：TCP/IP网络的API。

TCP/IP代表传输控制协议/网际协议，指的是一系列协议。

TCP和UDP使用IP协议从一个网络传送数据包到另一个网络。把IP想像成一种高速公路，它允许其它协议在上面行驶并找到到其它电脑的出口。TCP和UDP是高速公路上的“卡车”，它们携带的货物就是像HTTP，文件传输协议FTP这样的协议等。

TCP和UDP是FTP，HTTP和SMTP之类使用的传输层协议。虽然TCP和UDP都是用来传输其他协议的，它们却有一个显著的不同：TCP提供有保证的数据传输，而UDP不提供。这意味着TCP有一个特殊的机制来确保数据安全的不出错的从一个端点传到另一个端点，而UDP不提供任何这样的保证。

HTTP(超文本传输协议)是利用TCP在两台电脑(通常是Web服务器和客户端)之间传输信息的协议。客户端使用Web浏览器发起HTTP请求给Web服务器，Web服务器发送被请求的信息给客户端。

记住，需要IP协议来连接网络;TCP是一种允许我们安全传输数据的机制，使用TCP协议来传输数据的HTTP是Web服务器和客户端使用的特殊协议。

Socket 接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，用以开发TCP/IP网络上的应用程序。

本节原文链接：http://www.jianshu.com/p/1f512687ea19

11. URL

URI：统一资源标示符。

URL：统一资源定位符，也就是说根据URL能够定位到网络上的某个资源，它是指向互联网“资源”的指针。

每个URL都是URI，但不一定每个URI都是URL。这是因为URI还包括一个子类，即统一资源名称（URN），它命名资源但不指定如何定位资源。

public class URLDemo
{
    public static void main(String[] args) throws MalformedURLException,IOException {
        String str_url = "http://192.168.1.100:8080/myweb/1.html?name=lisi";
        URL url = new URL(str_url);
        System.out.println("getProtocol：" + url.getProtocol());
        System.out.println("getHost：" + url.getHost());
        System.out.println("getPort：" + url.getPort());
        System.out.println("getFile：" + url.getFile());
        System.out.println("getPath：" + url.getPath());
        System.out.println("getQuery：" + url.getQuery());
        InputStream in = url.openStream();//相当于 url.openConnection().getInputStream();
        byte[] buf = new byte[1024];
        int len = in.read(buf);
        String text = new String(buf,0,len);
        System.out.println(text);
        in.close();
    }
}

运行结果

网络编程 - 图45

之所以运行结果中响应头不见了，只能看到主体数据的原因在于：URLConnection对象已经把响应头
给解析了

12. URLConnection

public class URLDemo
{
    public static void main(String[] args) throws MalformedURLException,IOException {
        String str_url = "http://192.168.1.100:8080/myweb/1.html?name=lisi";
        URL url = new URL(str_url);
        //获取url对象的Url连接器对象。将连接封装成了对象：
        // java中内置的可以解析的具体协议对象+socket。
        URLConnection conn = url.openConnection();
        System.out.println(conn);
        //由于URLConnection对象已经把响应头给解析了，所以，
        // 可以通过URLConnection对象获取响应头某属性名对应的属性值。
        String value = conn.getHeaderField("Content-Type");
        System.out.println(value);
    }
}

运行结果

网络编程 - 图46

13. HttpURLConnection

URL newURL = new URL(url);
URLConnection urlConnection = newURL.openConnection();
urlConnection.setConnectTimeout(mConfig.connTimeOut);
urlConnection.setReadTimeout(mConfig.soTimeOut);
urlConnection.setDoInput(true);
urlConnection.setUseCaches(false);
// HttpsURLConnection
HttpsURLConnection.setDefaultSSLSocketFactory(sslFactory);
HttpsURLConnection.setDefaultHostnameVerifier();

HttpURLConnection常用方法

方法声明	功能描述
addRequestProperty()	添加请求属性
setRequestMethod()	设置请求方式
connect()	连接网络
disconnect()	断开连接
setDoOutput()	设置打开连接对象输出流，把要提交的数据写入流中
setDoInput()	设置打开连接对象输入流
setConnectTimeout()	设置连接超时
setReadTimeout()	设置读取超时
setUseCaches()	设置是否使用缓存
getResponseCode()	获取响应码
getOutputStream()	获取输出流
getInputStream()	获取输入流
getErrorStream()	获取错误流
getResponseMessage()	获取响应信息
getContentLength()	获取内容长度
getContentEncoding()	获取内容编码
getContentType()	获取内容类型
getHeaderFields()	获取所有的头字段
setChunkedStreamingMode()	指定流的大小，大文件上传时用到

setRequestProperty和addRequestProperty的区别

setRequestProperty和addRequestProperty的区别就是，setRequestProperty会覆盖已经存在的key的所有values，有清零重新赋值的作用。而addRequestProperty则是在原来key的基础上继续添加其他value。

/**
 * Adds the given property to the request header. Existing properties with
 * the same name will not be overwritten by this method.
 */
 public void addRequestProperty(String field, String newValue) {
        ...
    }

字节流转换为字符

public class Tools {
    public static String getTextFromStream(InputStream is) {
        try {
            byte[] b = new byte[1024];
            int len;
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
            while ((len = is.read(b)) != -1) {
                bos.write(b, 0, len);
            }
            //把输出流里的内容转换成字节数组
            String text = new String(bos.toByteArray());
            return text;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

14. URLEncoder和URLDecoder

当使用Get请求的时候，请求参数是跟在url的后面，但是url中不能出现中文，如果参数中带有中文，需要使用URLEncoder编码

地址栏不允许中文，传递一些特殊字符 & ?

String url = "http://www.baidu.com?serarch=\"哈哈\"&key=value";//& ? 
//URLEncoder encode
String encode = URLEncoder.encode(url);
System.out.println(encode);
//URLDecoder decode
String decode = URLDecoder.decode(encode);
System.out.println(decode);
//没有经过encode的字符串.直接decode,会原样输出
String decode2 = URLDecoder.decode(url);
System.out.println(decode2);

第8章 网络编程 - 网络编程

1. 网络编程概述

1.1 计算机网络

1.2 网络编程

1.3 网络模型

1.4 网络模型7层概述

1.5 封包、解封包的过程

2. 网络编程三要素

2.1 IP地址

2.2 IP地址分类

2.3 地址解析

2.4 ping命令

2.5 InetAddress类的使用

2.6 端口号

2.7 传输协议

2.8 域名解析

3. Socket套接字

3.1 Socket套接字

3.2 Socket原理机制

3.3 Socket机制图解

4. UDP编程

4.1 UDP传输

4.2 DatagramPacket

4.3 DatagramSocket

4.4 UDP传输-发送端思路

4.5 UDP传输-接收端思路

4.6 UDP案例

5. TCP编程

5.1 TCP/IP协议

5.2 TCP传输

5.3 ServerSocket

5.4 Socket

5.5 TCP传输-客户端思路

5.6 TCP传输-服务器端思路

5.7 TCP传输案例

5.8 上传图片案例

5.9 TCP传输容易出现的问题

6. TCP、UDP 特点对比

7. TCP 三次握手过程

三次握手建立连接

四次握手断开连接

8. 客户端和服务器端原理

8.1 常见的客户端、服务器端

8.2 常见网络结构

8.3 URL和URI

URI：统一资源标识符

URL：统一资源定位符

9. TCP的三次握手/四次挥手

9.1 建立TCP连接的三次握手

9.2 释放TCP连接的四次挥手

10. Http、Tcp、Udp、Socket的区别

11. URL

12. URLConnection

13. HttpURLConnection

HttpURLConnection常用方法

setRequestProperty和addRequestProperty的区别

字节流转换为字符

14. URLEncoder和URLDecoder

第8章网络编程 - 网络编程