20145239 《Java程序设计》第10周学习总结

教材学习内容总结

Java的网络编程

• 网络编程

  网络编程就是在两个或两个以上的设备(例如计算机)之间传输数据。

• 网络概述

  1.计算机网络概述

  （1）路由器和交换机组成了核心的计算机网络，计算机只是这个网络上的节点以及控制等，通过光纤、网线等连接将设备连接起来，从而形成了一张巨大的计算机网络。

  （2）网络最主要的优势在于共享：共享设备和数据，现在共享设备最常见的是打印机。

  （3）IP地址：为了能够方便的识别网络上的每个设备，网络中的每个设备的唯一的数字标识。现在命名IP地址的规定是IPv4协议，该协议规定每个IP地址由4个0-255之间的数字组成，例如10.0.120.34。IP地址可能是固定的，例如网络上各种各样的服务器；也可以是动态的，例如使用ADSL拨号上网的宽带用户。

  （4）域名(Domain Name)：例如sohu.com等。一个IP地址可以对应多个域名，一个域名只能对应一个IP地址。

  （5）DNS服务器：在网络中传输的数据，全部是以IP地址作为地址标识，所以在实际传输数据以前需要将域名转换为IP地址，实现这种功能的服务器称之为DNS服务器，也就是通俗的说法叫做域名解析。

  （6）端口(port)：让一个计算机可以同时运行多个网络程序，在同一个计算机中每个程序对应唯一的端口。 在硬件上规定，端口的号码必须位于0-65535之间，每个端口唯一的对应一个网络程序，一个网络程序可以使用多个端口。

  2.网络编程概述

  （1）网络编程就是两个或多个程序之间的数据交换。

  （2）“请求-响应”模型：通讯的一端发送数据，另外一端反馈数据，网络通讯都基于该模型。 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。

  （3）客户端/服务器结构：也叫做Client/Server结构，简称C/S结构。优势：客户端是专门开发的，根据需要实现各种效果；劣势：通用性差，几乎不能通用等，在实际维护时，也需要维护专门的客户端和服务器端，维护的压力比较大。

  （4）览器/服务器结构：也叫做Browser/Server结构，简称为B/S结构。优势：开发的压力比较小，不需要维护客户端；劣势：浏览器的限制比较大，表现力不强，无法进行系统级操作等。B/S结构其实也就是一种特殊的C/S结构。

  （5）P2P程序：是一种特殊的程序，既包含客户端程序，也包含服务器端程序。使用客户端程序部分连接其它的种子(服务器端)，而使用服务器端向其它的BT客户端传输数据。

  （6）协议(Protocol)：在实际进行数据交换时数据的格式。因为各个网络程序之间协议格式的不同，导致了客户端程序都是专用的结构。

  3.网络通讯方式

  （1）现有的网络中，网络通讯的方式主要有两种：

  ·TCP(传输控制协议)方式
  ·UDP(用户数据报协议)方式

  （2）TCP方式：使用该种方式进行网络通讯时，需要建立专门的虚拟连接，然后进行可靠的数据传输，如果数据发送失败，则客户端会自动重发该数据。重要的数据一般使用TCP方式进行数据传输。由于TCP需要建立专用的虚拟连接以及确认传输是否正确，所以使用TCP方式的速度稍微慢一些，而且传输时产生的数据量要比UDP稍微大一些。

  （3）UDP方式：使用这种方式进行网络通讯时，不需要建立专门的虚拟连接，传输也不是很可靠，如果发送失败则客户端无法获得。大量的非核心数据则都通过UDP方式进行传递。

• 网络编程技术

1.网络编程步骤

（1）客户端网络编程步骤

1、建立网络连接：客户端网络编程的第一步都是建立网络连接。在建立网络连接时需要指定连接到的服务器的IP地址和端口号，建立完成以后，会形成一条虚拟的连接，后续的操作就可以通过该连接实现数据交换了。
2、交换数据：连接建立以后，就可以通过这个连接交换数据了。交换数据严格按照请求响应模型进行，由客户端发送一个请求数据到服务器，服务器反馈一个响应数据给客户端，如果客户端不发送请求则服务器端就不响应。根据逻辑需要，可以多次交换数据，但是还是必须遵循请求响应模型。
3、关闭网络连接：在数据交换完成以后，关闭网络连接，释放程序占用的端口、内存等系统资源，结束网络编程。

（2）服务器端网络编程步骤

监听端口：服务器端属于被动等待连接，所以服务器端启动以后，不需要发起连接，而只需要监听本地计算机的某个固定端口即可。这个端口就是服务器端开放给客户端的端口，服务器端程序运行的本地计算机的IP地址就是服务器端程序的IP地址。 获得连接：当客户端连接到服务器端时，服务器端就可以获得一个连接，这个连接包含客户端的信息，例如客户端IP地址等等，服务器端和客户端也通过该连接进行数据交换。一般在服务器端编程中，当获得连接时，需要开启专门的线程处理该连接，每个连接都由独立的线程实现。 交换数据：服务器端通过获得的连接进行数据交换。服务器端的数据交换步骤是首先接收客户端发送过来的数据，然后进行逻辑处理，再把处理以后的结果数据发送给客户端。简单来说，就是先接收再发送，这个和客户端的数据交换数序不同。其实，服务器端获得的连接和客户端连接是一样的，只是数据交换的步骤不同。当然，服务器端的数据交换也是可以多次进行的。在数据交换完成以后，关闭和客户端的连接。 关闭连接：当服务器程序关闭时，需要关闭服务器端，通过关闭服务器端使得服务器监听的端口以及占用的内存可以释放出来，实现了连接的关闭。

（3）TCP方式是需要建立连接的，对于服务器端的压力比较大，而UDP是不需要建立连接的，对于服务器端的压力比较小。

2.Java网络编程技术

（1）和网络编程有关的基本API位于java.net包中，该包中包含了基本的网络编程实现，该包是网络编程的基础。该包中既包含基础的网络编程类，也包含封装后的专门处理WEB相关的处理类。

（2）InetAddress类：该类的功能是代表一个IP地址，并且将IP地址和域名相关的操作方法包含在该类的内部。

3.TCP编程

在Java语言中，对于TCP方式的网络编程提供了良好的支持，在实际实现时，以java.net.Socket类代表客户端连接，以java.net.ServerSocket类代表服务器端连接。在进行网络编程时，底层网络通讯的细节已经实现了比较高的封装，所以在程序员实际编程时，只需要指定IP地址和端口号码就可以建立连接了。正是由于这种高度的封装，一方面简化了Java语言网络编程的难度，另外也使得使用Java语言进行网络编程时无法深入到网络的底层，所以使用Java语言进行网络底层系统编程很困难，但是由于Java语言的网络编程比较简单，所以还是获得了广泛的使用。

Java语言中客户端的实现步骤：

• 建立连接：

Socket socket1 = new Socket("192.168.1.103",10000);
Socket socket2 = new Socket("www.sohu.com",80);

• 数据交换：

OutputStream os = socket1.getOutputStream(); //获得输出流
InputStream is = socket1.getInputStream(); //获得输入流

• 关闭网络连接：

socket1.close();

Java语言中服务端的实现步骤：

• 监听端口：

ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

• 获得连接：

Socket socket = ss.accept();

• 数据交换：

socket = serverSocket.accept(); //接收客户端发送内容
is = socket.getInputStream();

• 关闭网络连接：

ss.close();

UDP编程主要使用两个类：

• DatagramSocket：实现“网络连接”，包括客户端网络连接和服务器端网络连接。虽然UDP方式的网络通讯不需要建立专用的网络连接，但是毕竟还是需要发送和接收数据,DatagramSocket实现的就是发送数据时的发射器，以及接收数据时的监听器的角色。类比于TCP中的网络连接，该类既可以用于实现客户端连接，也可以用于实现服务器端连接。
• DatagramPacket：实现对于网络中传输的数据封装。在UDP方式的网络编程中，无论是需要发送的数据还是需要接收的数据，都必须被处理成DatagramPacket类型的对象，该对象中包含发送到的地址、发送到的端口号以及发送的内容等。其实DatagramPacket类的作用类似于现实中的信件，在信件中包含信件发送到的地址以及接收人，还有发送的内容等，邮局只需要按照地址传递即可。在接收数据时，接收到的数据也必须被处理成DatagramPacket类型的对象，在该对象中包含发送方的地址、端口号等信息，也包含数据的内容。和TCP方式的网络传输相比，IO编程在UDP方式的网络编程中变得不是必须的内容，结构也要比TCP方式的网络编程简单一些。

本周代码托管截图

学习进度条

参考资料

• Java学习笔记(第8版)
• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导