Java网络编程：概述--快速入门

I. 介绍

1.1 什么是网络编程

- 网络编程是指通过计算机网络实现程序之间的通信。在Java中，网络编程通常涉及到数据的传输、通信协议的使用以及与网络相关的各种操作。

1.2. 为什么学习Java网络编程

- Java网络编程是Java开发者重要的技能之一，因为它允许应用程序通过网络进行数据交换，实现分布式系统和网络通信。学习网络编程可以帮助开发者构建强大的、具有高度互联性的应用。

1.3. Java在网络编程中的角色

- Java在网络编程中扮演着多个角色，包括作为服务器和客户端，使用Socket实现基本的通信，以及通过高级抽象层如HTTPURLConnection处理Web请求。Java还提供了NIO和WebSocket等技术，使网络编程更加灵活和高效。网络安全与加密也是Java网络编程中的重要方面，以确保数据的安全传输。

2. 基础知识

2.1 OSI模型概述

- OSI模型将计算机网络通信分为七个层次，每个层次负责特定的功能。物理层处理硬件传输和物理连接，数据链路层处理数据帧的传输，网络层负责路由和包转发，传输层提供端到端的可靠传输，会话层管理会话和对话，表示层处理数据的格式和编码，应用层提供用户接口和网络服务。

2.2. TCP/IP协议

- TCP/IP协议是一组用于互联网通信的协议。其中，TCP协议提供可靠的、面向连接的数据传输，而IP协议负责数据包的路由和定位。这组协议是互联网通信的基础，允许不同计算机在全球范围内进行数据交换。

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

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。
网络层：网络层是整个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。
数据链路层：链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动

2.2.1 传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)

①安全可靠的传输协议；

②每次传输数据时，先与服务器通过“三次握手”建立连接；

③保证网络通畅，然后再进行数据传输，在连接中可进行大数据量的传输；

④断开时进行“四次挥手”，保证客户端和服务器都知情；

⑤因为要建立连接，所以传输速率相比于UDP速率慢。

⑥TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端。

2.2.2 IP协议

IP（互联网协议）是一种网络层协议，负责在网络中定位和路由数据包。IPv4和IPv6是两个主要版本，其中IPv6解决了IPv4地址枯竭的问题。IP协议通过在数据包头部添加源和目标地址，使得数据包能够在网络中正确传递。

0 ~ 1024 未被系统使用或保留的端口号，0 ~ 65535为有效的端口号，也就是说我们要对一些程序定义端口号的时候，要选择1024 ~ 65535范围内的整数数字。例如：Tomcat占用8080端口

2.3 Socket概念

- Socket是一种通信的端点，用于实现网络上不同计算机之间的数据传输。在Java中，Socket编程是通过Socket类来实现的。服务器端使用ServerSocket监听客户端的连接请求，而客户端使用Socket建立与服务器的连接，通过Socket进行数据传输。

2.4 URL和URI的区别

- 统一资源标识符（URI）是用于标识资源的字符串，而统一资源定位符（URL）是URI的一种具体类型。URL不仅标识资源，还提供了定位该资源的手段，包括协议、主机名、端口号和路径等信息。因此，URL是URI的子集，URL可用于定位和访问网络上的资源。

3. Java Socket编程

3.1 Socket基础

1. 创建Socket
- 在Java中，通过使用`Socket`类可以创建Socket实例。以下是一个简单的例子：

    Socket clientSocket = new Socket("server_ip", 8080);

2. 服务器端Socket
- 服务器使用`ServerSocket`类来监听客户端的连接请求。以下是服务器端Socket的简单示例代码：

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
         Socket clientSocket = serverSocket.accept();

3. 客户端Socket
- 客户端使用`Socket`类连接到服务器。以下是客户端Socket的简单示例代码：

Socket clientSocket = new Socket("server_ip", 8080);

3.2 Socket通信

1. **TCP通信**
- TCP是一种面向连接的协议，以下是使用TCP进行通信的简单示例代码：

         // 服务器端
         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
         Socket clientSocket = serverSocket.accept();

         // 客户端
         Socket clientSocket = new Socket("server_ip", 8080);

2. **UDP通信**
- UDP是一种无连接的协议，以下是使用UDP进行通信的简单示例代码：

         // 服务器端
         DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket(9876);

         // 客户端
         DatagramSocket clientSocket = new DatagramSocket();

C. **Socket编程实例**
- 下面是一个简单的Socket编程实例，演示了一个基于TCP的服务器和客户端之间的通信：

      // 服务器端
      try {
          ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
          Socket clientSocket = serverSocket.accept();

          // 输入流
          BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
          String clientMessage = in.readLine();
          System.out.println("Client says: " + clientMessage);

          // 输出流
          PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
          out.println("Hello from server!");

          // 关闭连接
          in.close();
          out.close();
          clientSocket.close();
          serverSocket.close();
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      }

      // 客户端
      try {
          Socket socket = new Socket("server_ip", 8080);

          // 输出流
          PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
          out.println("Hello from client!");

          // 输入流
          BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
          String serverMessage = in.readLine();
          System.out.println("Server says: " + serverMessage);

          // 关闭连接
          out.close();
          in.close();
          socket.close();
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      }

这个完整的例子演示了服务器端和客户端的输入输出流的使用，以及在通信结束后关闭连接。

4. HTTP协议与URLConnection

4.1 HTTP基础

- HTTP（超文本传输协议）是一种用于传输超媒体文档（如HTML）的应用层协议。它是无状态的，采用请求-响应模型。了解HTTP协议对于在Web开发中进行网络通信至关重要。

4.2 Java中的HTTPURLConnection

- `HttpURLConnection`是Java中用于发送HTTP请求和处理HTTP响应的类。它是`URLConnection`的子类，提供了更方便的HTTP操作接口。

4.3 发送GET和POST请求

- 通过`HttpURLConnection`可以轻松发送GET和POST请求，以下是简单的示例代码：

      // 发送GET请求
      URL url = new URL("https://example.com/api/resource");
      HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
      connection.setRequestMethod("GET");

      // 读取响应
      BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream()));
      String line;
      StringBuilder response = new StringBuilder();
      while ((line = reader.readLine()) != null) {
          response.append(line);
      }
      reader.close();

      // 发送POST请求
      URL postUrl = new URL("https://example.com/api/resource");
      HttpURLConnection postConnection = (HttpURLConnection) postUrl.openConnection();
      postConnection.setRequestMethod("POST");
      postConnection.setDoOutput(true);

      // 写入POST数据
      OutputStream outputStream = postConnection.getOutputStream();
      outputStream.write("post_data=example".getBytes());
      outputStream.flush();
      outputStream.close();

      // 读取POST响应
      BufferedReader postReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(postConnection.getInputStream()));
      StringBuilder postResponse = new StringBuilder();
      String postLine;
      while ((postLine = postReader.readLine()) != null) {
          postResponse.append(postLine);
      }
      postReader.close();

这是一个简单的HTTP请求和响应的例子，实际应用中可能需要处理更多的细节和异常。

参考文章：

https://blog.csdn.net/allenfoxxxxx/article/details/90707505

https://blog.csdn.net/m0_58450531/article/details/125781027