网络通信
网络程序设计是编写与其他计算机进行通讯的程序。Java已经将网络程序所需要的对象封装成不同的类。只要创建这些类的对，使用相应的方法，即使设计人员不具有关的网络知识，也可以编写处高质量的网络通讯程序
现实两台计算机的通信，必须要用一个网络线路连接两台计算机
服务器<----->网络<------>客户机
服务器：提供信息的计算机或程序
客户机：请求信息的计算机程序
网络：用于连接服务器与客户机
局域网与因特网
1.局域网（Local Area Newwork，LAN）
多个计算机相互连接组成的封闭式计算机组，可以有两台计算机组成；也可以由同以区域内上千台计算机组成
2.因特网（Internet）
由于LAN延伸到更大的范围，这样的网络称为广域网（Wide Area Network，WAN），它主要讲分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，到达资源共享的目的
因特网（Internet），就是世界范围内最大的广域网
网络协议
网络协议规定了计算机之间连接物理、机械（网线与网卡的连接规定）、电气（有效的电平范围）等待征以及计算机之间的相互寻址规则、数据发送冲突的解决、长的数据如何分段传送与接收等。就像不同的国家有不同的法律一样，目前网络协议有多种
1.IP协议（Internet Protocol）
一种网络协议。Internet网络采用的协议是TCP/IP协议，其全称是Transmission Control Protocol/Internet Protocol。Internet网络上存在数以亿计的主机，每一台主机在网络上用为其分配的Internet地址代表自己，这个地址就是IP地址
IPv4：到目前为止IP地址用4个字节，也就是32位的二进制数来表示，称为IPv4。为了便于使用，通常取用每个字节的十进制数，并且每字节之间用圆点隔开表示IP地址，如127.0.0.1
IPv6：使用16个字节来表示IP地址
TCP/IP模式是一种层次结构，共分为4层，分别为应用层、传输层、网络互连层和主机到网络层。各层实现特定的功能，提供特定的服务个访问接口，并具有相对的独立性
2.TCP/UDP协议
在TCP/IP协议栈中，有两个高级协议是网络应用程序编写者一个了解的，即TCP（Transmission Control Protococl，传输控制协议）与UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）
TCP协议（固连接，传输靠谱）
TCP协议是一种以固连接线为基础的协议，它是提供两台计算机间可靠的数据传送。TCP可以保证从一端数据送至连接的另一端时，数据能够确实送达，而且抵达的数据的排列顺序和送出时的顺序相同，因此，TCP协议适合可靠性要求比较高的场合。就想拨打电话，必须先拨号给对方，等待两端确定连接后，相互才能听到对方说话，也知道对方回应的是什么
HTTP、FTP和Telnet等都需要使用可靠的通信频道，例如，HTTP从某个URL读取数据时，如果收到的数据顺序与发送时不相同，就可能会出现一个混乱的HTML文件或是一些无效的信息
UDP协议（无连接，传输不靠谱）
UDP是无连接通信协议，不保证可靠数据的传输，但能够向若干个目标发送数据，接收发自若干个源的数据。UDP是以独立发送数据包的方式进行。这种方式就像邮递员送信这收信人
UDP协议适合于一些对数据准确性要求不高的场合，如网络聊天室、在线影片等。这是由于TCP协议在认证上存在额外耗费，可能使传输速度减慢，而UDP协议可能会更适合这些对传输速度和时效要求非常高的网站，即使有一小部分数据包遗失或传输顺序有所不同，也不会严重危害该项通信
端口和套接字
1.端口（port）
“端口”是英文port的意译，可以认为是设备与外界通信交流的出口，所有的数据都通过该出口与其他计算机或者设备相连。网络程序设计中的端口并非真实的物理存在，而是一个假想的连接装置。端口被规定为一个在0~65535之间的整数。
HTTP服务一般使用80端口，FTP服务使用21端口。假如一台计算机提供了HTTP、FTP等多种服务，那么客户机会通过不同的端口来确定连接到服务器的哪项服务上
通常0~1023之间的端口用于一些知名的网络服务和应用，用户的普通网络应用应该使用1024以上的端口数，以避免端口号与另一个应用或系统服务所用端口冲突
2.套接字（Socket）
网络程序中的套接字（Socket）用于将应用程序与端口连接起来。套接字是一个假想的连接装置，就像插插头的设备“插座”用于连接电器与电线一样。Java将套接字抽象化为类，程序设计者只需要创建Socket类对象，即可使用套接字
IP地址封装（封装类InetAddress）
IP地址是每台计算机在网络上的唯一标识，它是32位或128位的无符号数字，使用4组数字表示一个固定的编号，如‘192.168.128.255’就是局域网络中的编号
IP地址是一种底级协议，UDP和TCP都是在它的基础上构建的
Java提供了IP地址的封装类InetAddress，它位于java.net包中，主要封装了IP地址，并提供了相关的常用方法，如获取IP地址、主机地址等
InetAddress类的常用方法
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
| getByName(String host) | InetAddress | 获取与Host相对应的InetAddress对象 |
| getHostAddress() | String | 获取InetAddress对象所含的IP地址 |
| getHostName() | String | 获取此IP地址的主机名 |
| getLocalHost() | InetAddress | 返回本地主机的InetAddress对象 |
| isReachable(int timeout) | boolean | 在timeout指定的毫秒时间内，测试是否可以达到该地址 |
TCP程序设计
TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。在Java中，TCP程序设计是指利用ServerSocket类和Socket类编写的网络通信程序。利用TCP协议进行通信的两个应用程序是由主次之分的，一个称为服务器端程序，另一个称为客户端程序，两者的功能编写方法不大一样
①服务器程序创建一个ServerSocket（服务器端套接字），调用accept()方法等待客户机来连接
②客户端程序创建一个Socket，请求与服务器建立连接
③服务器接收客户机的连接请求，同时创建一个新的Socket与客户建立连接。服务器继续等待新的请求
ServerSocket服务器端
它可以通过指定的端口来等待连接的套接字。服务器套接字一次可以与一个套接字连接。如果多台客户机同时提出连接请求，服务器套接字会将请求连接的客户机存入队列中，然后从中取出一个套接字，与服务器新建的套接字连接起来。若请求连接数大于最大容纳数，则多出的连接请求被拒绝。队列的默认大小是50
ServerSocket类的构造方法
ServerSocket类的构造方法都抛出IOException异常
| 构造方法 | 描述 |
|---|---|
| ServerSocket() | 创建非绑定服务器套接字 |
| ServerSocket(int port) | 创建绑定到特定端口的服务器套接字 |
| ServerSocket(int port,int backlog) | 利用指定的backlog创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号 |
| ServerSocket(int port,int backlog,InetAddress bindAddress) | 使用指定端口、侦听bcklog和要绑定到本地IP地址创建服务器 |
| 这种情况适用于计算机上有多块网卡和多个IP地址的情况，用于可以明确规定ServerSocket在哪块网卡或IP地址上对待你客户的连接请求 |
ServerSocket类的常用方法
| 方法 | 返回值 | 描述 |
|---|---|---|
| accept() | Socket | 等待客户机的连接。若连接，则创建一个套接字 |
| isBound() | boolean | 判断ServerSocket的绑定状态 |
| getInetAddress() | InetAddress | 返回此服务器套接字的本地地址 |
| isClosed() | boolean | 返回服务器套接字的关闭状态 |
| close() | void | 关闭服务器套接字 |
| bind(SocketAddress endpoint) | void | 将ServerSocket绑定到特定地址（IP地址和端口号） |
| getLocalPort() | int | 返回服务器套接字等待的端口号 |
使用ServerSocket对象的accept()方法时，会阻塞线程的继续执行，直到接收到客户端的呼叫。
Socket客户端
调用ServerSocket类的accept()方法会返回一个和客户端Socket对象相连接的Socket对象，java.net包中的Socket类用于表示客户端套接字，它采用TCP建立计算机之间的连接，并包含了Java语言所有对TCP有关的操作方法，如建立连接、传输数据、断开连接等。
Socket构造方法
Socket类定义了多个构造方法，它们可以根据InetAddress对象或者字符串指定的IP地址和端口号创建实例。
| 构造方法 | 描述 |
|---|---|
| Socket() | 通过系统默认类型的SocketImpl创建为连接套接字 |
| 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 |
| Socket(InetAddress address,int port,InetAddress localAddr,int localPort) | 创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口 |
| 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 |
| Socket(String host,int port,InetAddress localAddr,int localPort) | 创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口 |
Socket类常用方法
| 方法 | 返回值 | 描述 |
|---|---|---|
| bind(SocketAddress bindpoint) | void | 将套接字绑定到本地地址 |
| close() | void | 关闭此套接字 |
| connect(SocketAddress endpoint) | void | 将此套接字连接到服务器 |
| connect(SocketAddress endpoint,int timeout) | void | 将此套接字连接到服务器，并指定一个超时值 |
| getInetAddress() | InetAddress | 返回套接字连接的地址 |
| getInputStream() | InputStream | 返回此套接字的输入流 |
| getLocalAddress() | InetAddress | 获取套接字绑定的本地地址 |
| getLocalPort() | int | 返回此套接字绑定到的本地端口 |
| getOutputStream() | OutputStream | 返回此套接字的输出流 |
| getPort() | int | 返回此套接字连接到的远程端口 |
| isBound() | boolean | 返回此套接字的绑定状态 |
| isClosed() | boolean | 返回套接字的关闭状态 |
| isConnected() | boolean | 返回套接字的连接状态 |
TCP网络程序实例
（1）服务器端
创建服务器端类Server，首先创建服务器端套接字对象；然后监听客户接入，并读取接入的客户端IP地址和传入得消息；最后像接入的客户端发送一条信息
（2）客户端
创建客户端类Client，在程序中，首先创建客户端套接字，连接指定的服务器；然后向服务器端发送数据和接收服务器端传输的数据
UDP程序设计
UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议），它是网络信息传输的另一种形式。UDP通信和TCP通信不同，基于UDP的信息传递更快，但不提供可靠的保证，虽然UDP是一种不可靠的协议，但如果需要较快地传输信息，并能够容忍小的错误，可以考虑使用UDP
基本模式：
（1）将数据打包（称为数据包），然后将数据包发往目的地
（2）接收别人发来的数据包，然后查看数据包
使用Java进行UDP程序设计
1.发送数据包
（1）使用DatagramSocket()创建一个数据包套接字
（2）使用DatagramPackage(byte[] buf,int offset,int length,InetAddress address,int port)：创建要发送的数据包
2.接收数据包
（1）使用DatagramSocket(int port)创建数据包套接字，绑定到指定的端口
（2）使用DatagramPacket(byte[] buf,int length)创建字节数组来接收数据包
（3）使用DatagramPacket类的receive()方法接收UDP包
DatagramPacket类
java.net包的DatagramPacket类用来表示数据包，该类的构造方法函数如下。
（1）DatagramPacket(byte[] buf,int length)：创建DatagramPacket对象，指定了数据包的内存空间和大小
（2）DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)：创建DatagramPacket对象，不仅指定了数据包的内存空间和大小，还指定了数据包的目标地址和端口
在发送数据时，必须指定接收方的Socket地址和端口，因此使用第二种构造函数可以创建发送数据的DatagramPacket对象
DatagramPacket类的常用方法
| 方法 | 返回值 | 描述 |
|---|---|---|
| getAddress() | InetAddress | 返回某台机器的IP地址，此数据报将要发往该机器或者是从该机器接收到的 |
| getData() | byte[] | 返回数据缓冲区 |
| getLength() | int | 返回将要发送或接收到的数据的长度 |
| getOffset() | int | 返回将要发送或接收到的数据偏移量 |
| getPort() | int | 返回某台远程主机的端口号，此数据报将要发往该主机或者是从该主机接收到的 |
| getSocketAddress() | SocketAddress | 获取要将此包发送到的或者发出此数据报的远程主机的SocketAddress |
| setAddress(InetAddress iaddr) | void | 设置要将此数据报发往的那台机器的IP地址 |
| setData(byte[] buf)、setData(byte[] buf,int offset,int length) | void 为此包设置数据缓冲区 | |
| setLength(int length) | void | 设置要将此数据报发往的远程主机上的端口号 |
| setSocketAddress(SocketAddress address) | void | 设置要将此数据报发往的远程主机的SocketAddress（通常为IP地址+端口号） |
DatagramSocket类
java.net包中的DatagramSocket类用于表示发送和接收数据包的套接字，该类的构造方法函数有以下3种
（1）DatagramSocket()：创建DatagramSocket对象，构造数据报套接字并将其绑定到本机主机上任何可用的端口
（2）DatagramSocket(int port)：创建DatagramSocket对象，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 addr)：创建DatagramSocket对象，创建数据报套接字，并将其绑定到指定的本地地址，该构造函数适用于有多块网卡和多个IP地址的情况
DatagramSocket类的常用方法
| 方法 | 返回值 | 描述 |
|---|---|---|
| bind(SocketAddress addr) | void | 将此DatagramSocket绑定到特定的地址和端口 |
| close() | void | 关闭此数据报套接字 |
| connect ( InetAddress address,int port) | void | 将套接字连接到此套接字的远程地址 |
| coonect(SocketAddress addr) | void | 将此套接字连接到远程套接字地址（IP地址+端口号） |
| disconnect() | void | 断开套接字的连接 |
| getInetAddress() | InetAddress | 返回此套接字连接的地址 |
| getLocalAddress() | InetAddress | 获取套接字绑定的本地地址 |
| getLocalPort() | int | 返回此套接字绑定的本地主机上的端口号 |
| getLocalSocketAddress() | SocketAddress | 返回此套接字绑定的端点的地址，如果尚未绑定则返回null |
| getPort() | int | 返回此套接字的绑定状态 |
| isBound() | boolean | 返回套接字的绑定状态 |
| isClosed() | boolean | 返回是否关闭了套接字 |
| isConnected() | boolean | 返回套接字的连接状态 |
| receive(DatagramPacket p) | void | 从此套接字接收数据包 |
| send(DatagramPacket p) | void | 从此套接字发送数据包 |
使用DatagramSocket类创建的套接字是单个的数据报套接字。UDP协议是一种多播数据传输协议，那么可以创建多播的数据报套接字吗？答案是肯定的，DatagramSocket类提供了一个子类MulticatSocket，它表示多播数据报套接字，该类用于发送个接收IP多播包。MulticastSocket类是IP地址范围在224.0.0.0和239.255.255.255的范围内（包括两者），但这里需要说明的是地址224.0.0.0虽然被保留，但不一个使用
由于MulticastSocket类是DatagramSocket类的子类，因此他包含DatagramSocket类中的所有公有方法，除此之外，它还有两个特殊的方法joinGroup和leaveGroup
（1）joinGroup(InetAddress mcastaddr)：加入多播组，参数mcastaddr表示要加入的多播地址
（2）leaveGroup(InetAddress mcastaddr)：离开多播组，参数mcastaddr表示要离开的多
