09 JAVA 网络编程

一、概念

1. 计算机网络：计算机+外围设备+链路-》分享资源和信息处理等

2. 网络通信协议：不同的计算机不同的底层结构，网络通信协议相当于一系列标准，就像来自不同官方语言国家的两个人可以采用同一种语言进行沟通

3. 网络通信接口：

- 硬件装置，实现节点之间的信息传递，如网卡

- 软件装置，规定双方进行通信的约定协议

4. 分层：互不影响，灵活，利于拓展和实现

5. OSI参考模型 VS TCP/IP参考模型

01010...->帧frame->包packet->segment

- 应用层

- 表示层

- 会话层

- 传输层

- 网络层

- 数据链路层

- 物理层

6. IP是网际层的主要协议：

- 提供独一无二的IP地址

- 无连接数据报传送

- 数据报路由选择和差错控制

- 网络地址+主机地址（使用子网掩码来划分，如255.255.255.0）


**1

IP地址分类	第一字节范围	固定最高位	网络位	网络数	主机位	主机数
A	0～127	0	8	126 （0和127特殊用途）		16777214 (2^24 - 2)
B	128~191	10	16	2^14	16	2^16 -2
C	192~223	110	24	2^21	8	2^8 -2
D	224~239	1110	组播地址
E	240～255	11110	保留给实验用

特殊地址	网络id	主机id	源地址使用	目的地址使用	备注
本网络的本台主机	全0	全0	可以	不可以	运行引导程序时，但又不知道其ip， 则使用这个
本网络的某台主机	全0	主机id	不可以	可以
网络地址	网络id	全0	可以	可以
直接广播地址	网络id	全1	不可以	可以	特定网络所有主机，即全网广播
受限/本地 广播地址	全1	全1	不可以	可以
回送地址	127	任何数	可以	可以

7. NAT：共享互联网，私网使用的是保留地址，而连接外网的接口使用的是非保留IP地址

- 私网IP

类型	网络地址	网络数
A	10.x.x.x	1
B	172.16.x.x ~ 172.31.x.x	16
C	192.168.x.x ~ 192.168.x.x	256

8. 网关gateway：内网，外围，两块内存

9. 广播：

- 直接广播，网络ID+主机ID（全1），像某个网段广播信息

- 本地广播，网络ID（全是1）+主机ID（全是1），像本地网段广播信息

10. 组播：广播给一组计算机

11. 划分子网例子：
http://blog.chinaunix.net/uid-20788636-id-1841323.html
12. TCP VS UDP：

TCP提供可靠地（但是慢，时效低），端到端的字节流通信的协议，是一种面向连接的协议，TCP连接是字节流而非报文，采用3次握手和重传（时间，重传次数，重复）

- A请求连接-》B

- A《- B接受请求，准备接收

- A -》B发送数据

- A《- B确认

UDP提供了一种发送封装的原始IP数据报的方法，发送之前不需建立连接，因此这是个不可靠的连接（但是速度快）

二、实现

java.net.Socket(插座)：

双向的网络通信实现数据的交换，这个双向链路的一端称为socket，分别用来实现双向连接的client和server，建立连接时所需的寻址信息为远程计算机IP地址和端口号port number（TCP和UDP各有6万多个，一个应用程序可以有多个端口号，1024以下不要用，因为系统可能已经占用了）。对于UDP没有严格的client和server概念。



注意要先启动Server再启动Client，因为Server一般是不断的提供服务（同时打开多次同一个server是不可以的，accept方法是一个循环之后再执行另一个循环），所以我们可以while(true) {s.accept();}，多个client可以同时申请连接，但是由服务器决定接收哪个连接。

- socket.getInetAddress() //获取客户端地址（超集，不一定是IP地址）

- socket.getPort()

import java.net.*;
import java.io.*;

public class TestUDPServer
{
public static void main(String args[]) throws Exception
{
byte buf[] = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(5678);
while(true)
{
ds.receive(dp);
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(buf);
DataInputStream dis = new DataInputStream(bais);
System.out.println(dis.readLong());
}
}
}
import java.net.*;
import java.io.*;

public class TestUDPClient
{
public static void main(String args[]) throws Exception
{
long n = 10000L;
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(baos);
dos.writeLong(n);

byte[] buf = baos.toByteArray();
System.out.println(buf.length);
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length,
new InetSocketAddress("127.0.0.1", 5678)
);
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9999);
ds.send(dp);
ds.close();
}
}

多客户端Knock Knock游戏：

import java.net.*;
import java.io.*;

public class KKThread extends Thread{
Socket s = null;
KKThread(Socket s) {
super("MultiServerThread");
this.s = s;
}

public void run() {
try(BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()))) {
KKState kks = new KKState();
String input, output;
output = kks.processInput(null);
pw.println(output);
pw.flush();
while((input = br.readLine()) != null) {
output = kks.processInput(input);
pw.println(output);
pw.flush();
if(output.equals("Bye"))
break;
}
br.close();
pw.close();
s.close();
} catch(IOException e) {
e.printStackTrace();
}

}
}

public class KKState {
private static final int WAITING = 0;
private static final int SENTKNOCK = 1;
private static final int SENTCLUE = 2;
private static final int ANOTHER = 3;

private static final int NUMOFJOKES = 5;

private int current = 0;
private int state = WAITING;

private final String[] clues = {"Turnip", "Little Old Lady", "Atch", "Who", "Who"};
private final String[] ans = {"Turnip the heat, It's cold in there.", "I didn't know you could yodel.", "Bless you.", "Is there an owl in there.", "Is there an echo in there."};

String processInput(String input) {
String output = null;
if(state == WAITING) {
output = "Knock Knock";
state = SENTKNOCK;
} else if(state == SENTKNOCK) {
if(input.equalsIgnoreCase("Who's there?")) {
output = clues[current];
state = SENTCLUE;
} else {
output = "You are supposed to say \"Who's there?\"!Try again. Knock Knock";
}
}
else if(state == SENTCLUE) {
if(input.equalsIgnoreCase(clues[current]+" who?")) {
output = ans[current] + " Want another[y/n]";
state = ANOTHER;
} else {
output = "You are supposed to say \""+clues[current]+" who?\"!Try again. Knock Knock";
state = SENTKNOCK;
}
}
else if(state == ANOTHER) {
if(input.equalsIgnoreCase("y")) {
output = "KNOCK KNOCK";
if(current == (NUMOFJOKES - 1)) {
current = 0;
} else
current++;
state = SENTKNOCK;
} else {
output = "Bye";
state = WAITING;
}
}
return output;
}
}
import java.net.*;
import java.io.*;

public class KnokServer {
public static void main(String[] args) {
try(ServerSocket ss = new ServerSocket(9998)) {
System.out.println("Server started");
while(true) {
Socket cs = null;
try {
cs = ss.accept();
} catch(IOException e) {
System.out.println("Accept failed: " + 9998 + "," +e.getMessage());
continue;
}
new KKThread(cs).start();
}
} catch(IOException e) {
System.err.println("Could not listen on port: " + 9998 + "," + e.getMessage());
}
}
}
import java.net.*;
import java.io.*;

public class KKClient {
public static void main(String[] args) {
try(Socket cs =  new Socket("127.0.0.1", 9998)) {
try {
PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(cs.getOutputStream()));
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(cs.getInputStream()));
String input, output;
try {
while((input = br.readLine()) != null) {
System.out.println("Server: " + input);
if(input.equals("Bye")) {
break;
}
BufferedReader sin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
output = sin.readLine();
System.out.println("Client: " + output);
pw.println(output);
pw.flush();
}
} catch(IOException e) {
System.err.println("Unable to open I/0 streams " + e);
}
pw.close();
br.close();
} catch(IOException e) {
System.err.println("Unable to open socket to Host " + e);
}
cs.close();
} catch(IOException e) {
System.err.println("Unable to connect the host" + e);
}
}
}

Reference:

1. http://blog.csdn.net/youxin2012/article/details/25778255