概述

java除了可以完成本地的操作，也可以完成網路通訊。比如想從自己的電腦上傳送一個資訊到張三的電腦上，張三收到資訊之後再給我返回一個資訊，利用java實現兩個機器之間的資料的通訊。資料通訊的原理就是資料傳輸的過程，與本機的區別就是涉及到網路。
網路通訊要具備的要素和模型：
比如和張三通訊
1、首先要找到張三的主機，張三主機的標識就是IP地址（也就是主機的名字，IP地址由4個位元組表示，可以表示很多主機，避免衝突）。
2、和張三通訊的方式有很多種，可以是QQ，也可以是微信。兩個機器都要裝有通訊的軟體QQ或者微信。資料要傳送到對方指定的應用程式上，為了標識這些應用程式，所以給這些網路應用程式都用數字進行標識，比如QQ用4000標識，微信用2900標識，為了方便稱呼這個數字，叫做埠 ，這是邏輯埠，不是物理介面，也不是網線介面。

3、兩個機器想要進行通訊，還要定義通訊規則，使兩方都能聽懂對方的內容，這個通訊規則就是協議。網際網路的成千上萬的機器都能進行通訊，因為國際組織定義了一個通用的協議TCP/IP,現在的作業系統裡面都安裝了這個協議 ，適用於廣域網和區域網。

可以新增新的協議。也可以解除安裝TCP/IP協議，但是一般的機器解除安裝不了，因為已經固化到系統裡面了。
但是某些特有的單位和組織，為了安全，他們的通訊方式和我們不一樣，他們有自己特有的協議進行通訊，所以外界不能與之通訊，入侵不了。
IP地址介紹：

• IP地址是由4段組成，每段是個位元組，最大值是255
• IP地址分成很多段，A/B/C等
• 有個IP很特殊127.0.0.1，這是本地迴環地址，當本機沒有配地址時，本機預設的地址就是127.0.0.1，其中一個用處是用來測試網絡卡，ping 127.0.0.1 如果成功說明網絡卡正常。
• 有些IP地址被保留不用於公網，用於區域網中。不同區域網中可以有相同的IP地址。192.168.. 是最常用的保留地址段，還有其他保留地址段。
• 子網掩碼的出現是為了解決電腦數量增多，IP地址不夠用的問題。電信廠商們給某個區域只提供一個公網IP，通過子網掩碼將這個區域內劃分為區域網，整個區域走同一個公網IP。
• 後來四段IP地址不夠用了，便出現了六段IP地址，而且出現字母，數量多得多。

埠介紹
埠的大小:0-65535
其中0-1024埠被系統使用了，自己的程式也可以用，但是可能出現衝突現象。
幾個預設埠：web服務:80、tomcat伺服器:8080、MySql資料庫:3306。可以自己定義埠。

網路模型

ISO網路模型中傳輸過程簡單描述：
以QQ傳送訊息為例解釋。
QQ軟體在應用層上，首先將資料按照應用層的封裝規則對資料進行封裝。
然後傳到表示層，再按照表示層的規則進行封裝，然後進行會話層封裝，傳輸層封裝，網路層封裝（加上IP地址），資料鏈路層封裝，最後到達物理層，物理層就是網線、光纖、無線 等。這個過程叫做資料封包過程，根據每一層的協議加上每層的資訊。資料封包之後，最後經過物理層傳輸到目的地址。
在目的地址會按照每層協議進行資料拆包，最終到達應用層，在應用層根據埠號確定將資料傳給QQ軟體。
TCP/IP模型
由於ISO的七層模型理解起來比較麻煩，後來出現了TCP/IP模型，將7層模型簡化成了4層模型。將應用層、表示層、會話層歸為應用層；將資料鏈路層和物理層歸為主機至網路層，在加上傳輸層和網路層一共是4層。
我們進行Java網路程式設計就是在傳輸層和網際層，而Java Web開發，是在應用層，將底層的東西進行了封裝。
傳輸層協議常見的有TCP、UDP
網際層最常見的協議IP
應用層的協議有很多比如HTTP和FTP等。

網路通訊要素

IP地址、埠號、傳輸協議。
Java語言進行網路通訊時，這三個要素是怎麼體現的呢？
Java提供三個物件來操作三個要素。
IP地址：類 InetAddress 此類表示網際網路協議 (IP) 地址。
IP 地址是 IP 使用的 32 位或 128 位無符號數字，它是一種低階協議，UDP 和 TCP 協議都是在它的基礎上構建的。
沒有建構函式。
獲得物件的方式：static InetAddress getLocalHost() 返回本地主機
主要方法： String getHostAddress()
返回 IP 地址字串（以文字表現形式）。
String getHostName()
獲取此 IP 地址的主機名。
static InetAddress getByName(String host)
在給定主機名的情況下確定主機的 IP 地址。
埠號：用於標識程序的邏輯地址，不同程序的標識。有效埠號0~65535.其中0~1024系統使用或者保留埠。
傳輸協議：
兩種傳輸協議比較常見：TCP和UDP,區別是什麼？
UDP（面向無連線，傳送資料之前雙方不需要建立連線，類似郵局寄包裹）：
- 將資料及源和目的封裝成資料包中，不需要建立連線
- 每個資料包的大小限制在64K
- 因無連線，是不可靠協議
- 不需要建立連線，速度快
聊天通訊使用的就是UDP。網路視訊也是UDP。對傳輸速度要求高，可靠性要求低的網路傳輸一般是UDP。
TCP（面向連線，雙方必須都在（三次握手確定），相當於打電話）：
- 建立連線，形成傳輸資料
- 在連線中進行大資料量傳輸 （不需要封裝包）
- 通過三次握手完成連線，是可靠協議
- 必須建立連線，效率稍低 ，消耗資源
檔案下載使用的就是TCP，可靠性要求高

Socket

Java網路程式設計指的就是Socket程式設計。Socket是插座(也稱套接字)的意思。
Socket為網路服務提供一種機制。
兩個主機如果想要通訊，需要有物理層的連線，比如網線，主機上都有一個網線的插口，連線兩個主機。每個應用程式都有一個類似的插口，使兩個主機上的同種應用程式之間可以網路通訊。這個插口就是Socket的概念。
所以，通訊的兩端都有Socket，網路通訊其實就是Socket間的通訊，資料在兩個Socket之間通過IO傳輸。
每種傳輸協議對應的建立Socket端點的方式，就有了UDP傳輸方式中Socket服務建立方式和TCP傳輸方式中Socket服務建立方式。

UDP傳輸方式

DatagramSocket類 此類表示用來發送和接收資料報包的套接字（插座）。
構造方法：
DatagramSocket()
構造資料報套接字並將其繫結到本地主機上任何可用的埠（隨機）。
DatagramSocket(int port)
建立資料報套接字並將其繫結到本地主機上的指定埠（接收端和傳送端都可以指定繫結的埠號）。
主要方法：
void receive(DatagramPacket p)
從此套接字接收資料報包。
void send(DatagramPacket p)
從此套接字傳送資料報包。
void close()
關閉此資料報套接字。

DatagramPacket類 此類表示資料報包。每條報文僅根據該包中包含的資訊從一臺機器路由到另一臺機器。從一臺機器傳送到另一臺機器的多個包可能選擇不同的路由，也可能按不同的順序到達。不對包投遞做出保證。
構造方法：
DatagramPacket(byte[] buf, int length)
構造 DatagramPacket，用來接收長度為 length 的資料包。
部分方法：
InetAddress getAddress()
返回某臺機器的 IP 地址，此資料報將要發往該機器或者是從該機器接收到的。
byte[] getData()
返回資料緩衝區。

小例項：

需求：建立兩個應用程式，一個用於傳送資料，一個用於接收資料，接收資料的埠設為10000。
思路：
傳送端
1，建立udpsocket服務
2. 提供資料，並將資料封裝到資料包中
3. 通過socket服務的傳送功能，將資料包傳送出去
4.關閉資源
接收端：
1，建立udpsocket服務,通常會監聽一個埠，其實就是給這個接收網路應用程式定義數字標識， 方便於明確哪些資料過來，該應用程式可以處理。
2. 定義一個數據包，因為要儲存接收到的位元組資料，且資料包物件中有更多功能可以
提取位元組資料中的不同資料資訊
3. 通過socket服務的接收功能，將資料包存入已經定義好的資料包中。
4. 通過資料包物件的特有功能，將這些不同的資料取出，列印在控制檯上
5. 關閉資源

import java.net.*;
class UdpSendDemo
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket();

        byte[] data="udp is coming".getBytes();
        DatagramPacket dp=new DatagramPacket(data,data.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10000);
         ds.send (dp);
         ds.close();
    }
}

import java.net.*;
class UdpReceiveDemo 
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket(10000);
        byte[] data=new byte[1024];
        DatagramPacket dp=new DatagramPacket(data,data.length);
        ds.receive(dp);//阻塞式方法，沒有接收到資料就等
        InetAddress ip=dp.getAddress();
        System.out.println("主機名"+ip.getHostName());
        System.out.println("IP"+ip.getHostAddress());
        System.out.println("資料："+new String(dp.getData(),0,dp.getLength()));

    }
}

使用UDP方式編寫簡單的聊天程式

要求：
編寫一個聊天程式。
有收資料的部分，和發資料的部分。
這兩部分需要同時執行。
那就需要用到多執行緒技術。
一個執行緒控制收，一個執行緒控制發。
因為收和發動作是不一致的，所以要定義兩個run方法。
而且這兩個方法要封裝到不同的類中。

傳送類：

class SendThread implements Runnable
{
    private DatagramSocket ds=null;
    public  SendThread(DatagramSocket ds)
    {
        this.ds=ds;
    }

    public void run()
    {
        try
        {
            BufferedReader bur=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            String line=null;
            while((line=bur.readLine())!=null)
            {
                byte[] senddata=line.getBytes();
                DatagramPacket dp=new DatagramPacket(senddata,senddata.length,InetAddress.getByName("192.168.1.114"),10001);
                ds.send(dp);
                //System.out.println("IP:"+InetAddress.getLocalHost().getHostName()+"："+line);
            }
        }
        catch (Exception e)
        {
            throw new RuntimeException("傳送失敗");
        }


    }
}

接收類：

class ReceiveThread implements Runnable
{
    private DatagramSocket ds=null;
    public  ReceiveThread(DatagramSocket ds)
    {
        this.ds=ds;
    }

    public void run()
    {
        try
        {
            while(true)
            {
                byte[] data=new byte[1024];
                DatagramPacket dp=new DatagramPacket(data,data.length);
                ds.receive(dp);//阻塞式方法，沒有接收到資料就等
                InetAddress ip=dp.getAddress();
                String receiveData=new String(dp.getData(),0,dp.getLength());
                System.out.println("IP:"+ip.getHostAddress()+"："+receiveData);
            }
        }
        catch (Exception e)
        {
            throw new RuntimeException("接收失敗");
        }

    }
}

聊天類：

{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        DatagramSocket sds=new DatagramSocket();
        DatagramSocket rds=new DatagramSocket(10002);

        new Thread(new SendThread(sds)).start();
        new Thread(new ReceiveThread(rds)).start();
    }
}

因為聊天是兩個主機之間的通訊，為了簡單的測試程式，在同一主機上開啟兩個dos視窗測試。並且上面的程式碼只是通訊的一方的程式碼，另外一方的程式碼沒有差別，只是DatagramSocket和DatagramPacket繫結的埠不同：比如A的接收Socket服務物件的埠繫結為10002埠，傳送的DatagramPacket繫結為對方的10001埠，而B的接收Socket服務物件的埠繫結為10001埠，傳送的DatagramPacket繫結為對方的10002埠.兩者的傳送Socket服務不用繫結埠，讓系統隨機分配就好。聽的好暈，看看程式碼就好了。簡言之，傳送資料時，用DatagramPacket確定接收者的埠，接收資料時，用DatagramSocket確定自身繫結的埠，這兩個埠保持一致，就可以接收到資料啦。

TCP傳輸方式

UDP分的是傳送端和接收端，而TCP分的是客戶端和伺服器端，分別對應兩個物件：Socket和ServerSocket
客戶端：
Socket類：此類實現客戶端套接字（也可以就叫“套接字”）。
建構函式：
Socket(InetAddress address, int port)
建立一個流套接字並將其連線到指定 IP 地址的指定埠號。
Socket(String host, int port)
建立一個流套接字並將其連線到指定主機上的指定埠號。
通過查閱Socket物件，發現在該物件建立時，就可以連線指定的主機。因為TCP是面向連線的，所以在建立Socket服務時，就要有服務端存在，並且連線成功。形成通路後，在該通道進行資料的傳輸。也有無引數的建構函式，此時用connect（）方法確定目的端並連線。
Socket物件一旦建立成功，說明通訊的通道已建立成功，便產生了Socket流也就是網路流。
Socket中封裝了網路流，既有輸入流也有輸出流。可以用方法獲得這兩個流。
InputStream getInputStream()
返回此套接字的輸入流。
OutputStream getOutputStream()
返回此套接字的輸出流。 通過網路傳送到對方主機上。
伺服器端：
SocketServer類：此類實現伺服器套接字。伺服器套接字等待請求通過網路傳入。
構造方法：
ServerSocket()
建立非繫結伺服器套接字。
ServerSocket(int port)
建立繫結到特定埠的伺服器套接字。
方法：
Socket accept()
偵聽並接受到此套接字的連線。 這也是一個阻塞式方法。返回一個Socket物件。
多個客戶端往服務端傳送資料，服務端返回資料時，是如何做到那個客戶端發來的，返回給哪個客戶端，而不發生錯誤呢？
答：實際上，ServerSocket用accept()方法獲得請求的客戶端的Socket物件，利用該物件的輸入流和輸出流與該客戶端通訊，這樣便不會發生髮錯物件的情況。而且，服務端的輸入流和客戶端的輸出流對應，服務端的輸出流和客戶端的輸入流對應。

TCP演示示例1：

客戶端：
需求：給服務端傳送一個文字資料

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

class TcpClient
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        //建立客戶端的socket服務，指定目的主機和埠，
        //一旦成功，通路建立，便有了Socket流即網路流，Socket流裡面既有輸入流也有輸出流。
        Socket s=new Socket("192.168.1.114",10003);
        //為了傳送資料，應該獲取Socket流中的輸出流
        OutputStream os=s.getOutputStream();
        os.write("tcp is coming".getBytes());

        s.close();
    }
}

服務端：
需求：定義端點接收資料並列印在控制檯上。

服務端:
1，建立服務端的socket服務。ServerSocket();
並監聽一個埠。
2，獲取連線過來的客戶端物件。
通過ServerSokcet的 accept方法。沒有連線就會等，所以這個方法阻塞式的。
3，客戶端如果發過來資料，那麼服務端要使用對應的客戶端物件，並獲取到該客戶端物件的讀取流來讀取發過來的資料。
並列印在控制檯。

4，關閉客戶端（服務端有可能不關閉自己，但會關閉客戶端，節省資源）
5、關閉服務端。（可選）

class  TcpServer
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        //建立服務端socket服務。並監聽一個埠。
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10003);

        //通過accept方法獲取連線過來的客戶端物件。
        while(true)
        {
        Socket s = ss.accept();

        String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
        System.out.println(ip+".....connected");

        //獲取客戶端傳送過來的資料，那麼要使用客戶端物件的讀取流來讀取資料。
        InputStream in = s.getInputStream();

        byte[] buf = new byte[1024];
        int len = in.read(buf);

        System.out.println(new String(buf,0,len));

        s.close();//關閉客戶端.
        }
        //ss.close();
    }
}

TCP演示示例2：
需求：客戶端給服務端傳送資料，服務端收到後，給客戶端反饋資訊。
思路：
程式基於示例1的程式進行簡單修改即可。
客戶端Socket物件的輸出流寫完資料之後，獲得Socket的輸入流，執行read()方法，這也是個阻塞式方法，若沒讀到資料，等待。
服務端讀完資料之後，獲得socket的輸出流，寫入反饋的內容即可。

class TcpClient2 
{
    public static void main(String[] args)throws Exception 
    {
        Socket s = new Socket("192.168.1.254",10004);

        OutputStream out = s.getOutputStream();

        out.write("服務端，你好".getBytes());


        InputStream in = s.getInputStream();

        byte[] buf = new byte[1024];

        int len = in.read(buf);

        System.out.println(new String(buf,0,len));

        s.close();
    }
}


class TcpServer2
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10004);

        Socket s = ss.accept();

        String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
        System.out.println(ip+"....connected");
        InputStream in = s.getInputStream();

        byte[] buf = new byte[1024];

        int len = in.read(buf);

        System.out.println(new String(buf,0,len));


        OutputStream out = s.getOutputStream();


        Thread.sleep(10000);
        out.write("哥們收到,你也好".getBytes());

        s.close();

        ss.close();
    }
}

TCP練習

要求：
建立一個文字轉換伺服器。
客戶端給服務端傳送文字，服務斷會將文字轉成大寫再返回給客戶端。
而且客戶端可以不斷的進行文字轉換。當客戶端輸入over時，轉換結束。
分析：
客戶端：
既然是操作裝置上的資料，那麼就可以使用io技術，並按照io的操作規律來思考。
源：鍵盤錄入。
目的：網路裝置，網路輸出流。
而且操作的是文字資料。可以選擇字元流。

步驟
1，建立服務。
2，獲取鍵盤錄入。
3，將資料發給服務端。
4，獲取服務端返回的大寫資料。
5，結束，關資源。

都是文字資料，可以使用字元流進行操作，同時提高效率，加入緩衝。

服務端：
源：socket讀取流。
目的：socket輸出流。
都是文字，裝飾。

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

class TranseClient
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Socket s=new Socket("192.168.1.6",10003);
        BufferedReader bur=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        BufferedWriter buw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        BufferedReader burIn=new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream())); 
        String line=null;
        while((line=bur.readLine())!=null)
        {
            System.out.println("想要轉換的文字為"+line);
            if(line.equals("over"))
                break;
            buw.write(line);
            buw.newLine();
            buw.flush();

            String str=burIn.readLine();
            System.out.println("轉換後的文字為"+str);

        }
        bur.close();
        s.close();

    }
}


class TranseServer
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        ServerSocket ss=new ServerSocket(10003);
            Socket s=ss.accept();
            BufferedReader bur=new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
            BufferedWriter buw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
            String line=null;
            while((line=bur.readLine())!=null)
            {
                System.out.println("要轉換的文字為："+line);
                if(line.equals("over"))
                    break;
                buw.write(line.toUpperCase());
                buw.newLine();
                buw.flush();
            }
            s.close();


           ss.close();

    }
}

這個練習容易出現的問題。
現象：客戶端和服務端都在莫名的等待。
為什麼呢？
因為客戶端和服務端都有阻塞式方法。這些方法麼沒有讀到結束標記。那麼就一直等
而導致兩端，都在等待。
readLine()方法讀取一個文字行。通過下列字元之一即可認為某行已終止：換行 (‘\n’)、回車 (‘\r’) 或回車後直接跟著換行，如果沒有遇到換行符，那麼會一直等待。所以當源位元組流是鍵盤錄入時，要在程式中手動寫入換行符，或者呼叫BufferedWriter的newLine()方法。

還有一個地方比較特殊，當客戶端close()，相當於在輸出流的末尾寫入-1，服務端讀取到-1,根據程式關閉或者不關閉。