P1 關於網路程式設計的幾個知識點

1 TCP/IP協議

TCP/IP協議並非一個協議，由兩個協議族組成，IP協議族和TCP協議族，其中IP協議工作在網路層，TCP工作在傳輸層

TCP協議是端對端的通訊協議，通過IP地址和IP協議可以找到通訊的物件，即某裝置，但還需要知道是哪個程式在進行本次通訊，為了解決這個問題，TCP提出了“端”的概念，即埠號，埠號是一個2B無符號編號，從0-65535，不同的通訊雙方需要先指定一個埠號，以便將資訊傳輸給指定的應用程式

2 TCP和UDP

TCP協議族有兩個重要的協議：TCP協議和UDP協議，前者稱為面向連線後者稱為面向無連線

面向連線是保證質量的資料傳輸，面向無連線是不保證質量的資料傳輸

對於速度要求更高的應用場景，可以選擇面向無連線的資料傳輸方式(UDP),對於每個位元組都不能出錯的應用場景，使用面向連線的資料傳輸方式(TCP)

3 MAC地址和IP地址

連入網路的計算機或其它裝置，都必須要有至少一塊聯網電路板，這塊電路板叫做MAC，俗稱網路卡，現在的計算機網路卡一般被整合到了主機板上，每塊網路卡都有全世界唯一的6位元組編號，這個編號即MAC地址，也稱區域網地址，乙太網地址，實體地址

但是MAC地址很難記，如果網路卡可以拆卸下來，那麼MAC地址也會變化，這對網路通訊是很棘手的問題，為此出現了IP地址，作業系統會將IP地址和MAC地址繫結，由此避免了MAC地址變化的麻煩

127.0.0.1在網路程式設計中代替本地地址

P2 簡單網路通訊形式

1 P2P模式

P2P(對等網路模式)：對端到對端，這是一種對等網路通訊形式，在P2P網路中，各個聯網的節點的身份都是一樣的，沒有高低主從之分，沒有許可權差異

實現P2P通訊，通訊雙方必須知道對方的IP，並且事先確定好埠號，因為這種方式不存在管理者和被管理者，通訊方式比較自由，其程式設計邏輯也比較簡單

但這種通訊形式，不利於叢集管理，如對於聊天室一類的應用程式，需要一個“管理員”，能夠統一管理各個接入聊天室的終端，以便完成類似群發訊息，遮蔽訊息，強制下線等操作

2 C/S模式

C/S(伺服器/客戶機模式)：與P2P工作模式不同，C/S對接入網路的終端將分為伺服器和客戶機兩種，它們的身份不同，許可權不同，有主有從

伺服器和客戶機指的都是軟體，執行著伺服器軟體的機器就是伺服器，執行客戶機軟體的機器就是客戶機，並不是由硬體決定，也有機器可以同時作為伺服器和客戶機

(1) 伺服器

伺服器是C/S網路裡的核心，如果伺服器沒有執行，或者伺服器出現故障，那麼整個網路就會癱瘓

伺服器的幾個特點：

1，伺服器是必須眾所周知的，伺服器的IP地址和埠號必須公之於眾，否則客戶機找不到伺服器
2，伺服器需要響應客戶機的聯網請求，伺服器需要不斷地偵聽來自客戶機的聯網請求，並將客戶機加入到網路中，才能形成網路
3，伺服器與多個客戶機連線並通訊，對於每一個客戶機，伺服器要用一個獨立的執行緒實現與該客戶機的通訊
4，伺服器負責處理來自客戶機的資訊，包括資訊轉發，資源請求等等
5，伺服器也可以主動和客戶機通訊，實現對客戶機的主動管理，如強制下線某客戶機，通知一個客戶機其它客戶機的狀態等等
6，伺服器一旦終止工作，整個C/S網路服務崩潰

(2) 客戶機

客戶機的幾個特點：
1，客戶機必須知道伺服器的IP地址和埠號，以便向伺服器發出連線請求
2，客戶機必須先連線到伺服器，才能獲得服務
3，客戶機只能從伺服器那裡得知其它客戶機的狀態
4，客戶機之間的通訊，必須由伺服器進行轉發
5，客戶機可以隨時斷開與伺服器的連線，下線的客戶機可以再次與伺服器連線，只要伺服器仍在正常工作

P3 簡單的一對一C/S連線

對於C/S模式，一定有兩套軟體：Server和Client，無論是Server還是Client，都是基於網路通訊，網路通訊基於通訊通道，通訊通道基於端對端的TCP工作協議

配置資訊介面：

package com.mec.net.one2one.core;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public interface INetConfig {
	
	//預設ip地址
	String ip = "127.0.0.1";
	//預設埠號，要避免使用已經被使用過的埠號
	int port = 54188;
	
	//關閉輸入輸出流，關閉連線
	default void close
		(InputStream is, OutputStream os, Socket socket) throws IOException {
		
		if(is != null) {
			is.close();
		}
		is = null;
		
		if(os != null) {
			os.close();
		}
		os = null;
		
		if(socket != null && !socket.isClosed()) {
			socket.close();
		}
		socket = null;
		
	}

}

1 Server類

package com.mec.net.one2one.core;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutput;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server implements INetConfig{
	
	//伺服器埠
	private ServerSocket server;
	//伺服器埠號，建議不要使用10000號前的埠號
	private int port;
	
	//連線需要用到的輸入，輸出流
	private DataInputStream dis;
	private DataOutputStream dos;
	
	
	public Server() {
		this.port = INetConfig.port;
	}

	public void setPort(int port) {
		this.port = port;
	}
	
	public void startServer() throws IOException {
		
		//初始化伺服器連線
		server = new ServerSocket(port);
		
		//偵聽連線請求，建立連線
		//這裡在沒有等到連線請求時，37行後的程式碼會被阻塞
		Socket socket = server.accept();
		
		//從建立好的連線中獲取輸入，輸出流，類似於電話必須需要麥克風和耳機
		//接收者的接收流接收的是傳送者傳送流傳來的訊息
		//即你的耳機輸出的是和你通訊的人的麥克風的輸入
		this.dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
		this.dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
		
		//連線成功後，且建立輸入，輸出流後就可以通訊
		String mess = this.dis.readUTF();
		System.out.println("來自客戶端的訊息:" + mess);
		
		this.dos.writeUTF("[" + "成功建立連線!" + "]");
	
		//關閉輸入輸出流，斷開連線
		close(this.dis, this.dos, socket);
		
	}
		

}

2 Client類

package com.mec.net.one2one.core;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class Client implements INetConfig{
	
	//連線埠
	private Socket socket;
	//確定伺服器的ip地址
	private String ip;
	//客戶端連線埠號
	private int port;
	
	//連線需要用到的輸入，輸出流
	private DataInputStream dis;
	private DataOutputStream dos;
	
	public Client() {
		this.ip = INetConfig.ip;
		this.port = INetConfig.port;
	}
	
	public void setIp(String ip) {
		this.ip = ip;
	}

	public void setPort(int port) {
		this.port = port;
	}

	public void startConnect() 
			throws UnknownHostException, IOException {
		
		//發出連線到伺服器的請求，建立連線
		socket = new Socket(ip, port);
		
		//從連線中獲取輸入，輸出流
		this.dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
		this.dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
		
		//連線成功後，且建立輸入，輸出流後就可以通訊
		this.dos.writeUTF("hello,server!");
		
		String mess = this.dis.readUTF();
		System.out.println("來自伺服器的訊息" + mess);
		
		//關閉輸入輸出流，斷開連線
		close(this.dis, this.dos, socket);
		
	}
	
}

3 測試，小結

(1) 連線測試

對於Server和Client類，各自都有一個測試類：

TestServer：

TestClient：

啟動時，需要先啟動伺服器，在啟動客戶端，如果先啟動客戶機，那麼將會丟擲找不到伺服器IP地址的異常，拒絕連線，測試結果：

先啟動伺服器：

此時的伺服器在偵聽來自客戶機的連線

啟動客戶機，伺服器的控制檯：

成功建立連線，伺服器收到了來自客戶機的訊息

客戶機的控制檯：

伺服器收到客戶機的訊息後，向客戶機傳送一條訊息

(2) 小結

單對單的C/S連線，很像兩個人打電話時的情況，A向B撥打電話，A是客戶機，B是伺服器，A發起連線，B偵聽到連線後與A通訊 ，這裡的“連線 socket”可以理解為電話線，二者間存在一個連線，這個連線socket內包含了雙方各自的輸入，輸出流，A傳送訊息需要使用輸出流，B接收訊息需要使用輸入流，通訊結束後，需要關閉輸入輸出流，即斷開連線