JAVA网络编程从入门到精通

### JAVA网络编程从入门到精通知识点详解 #### 一、Internet地址概述 互联网中的每一台设备都需要有一个唯一的标识符——IP地址。当前广泛使用的IPv4地址由四个字节组成，而未来的趋势是采用16个字节的IPv6地址。 **IPv4地址格式**：X.X.X.X，其中X代表0至255之间的数字。理论上，IPv4可以表示2^32个不同的地址，但实际上可分配的地址数量会少于这个数值，因为一些特定的IP地址被保留用于特定用途。 **IPv4地址分类**： - **A类IP地址**：范围为0.0.0.0至127.255.255.255，子网掩码为255.0.0.0。 - **B类IP地址**：范围为128.0.0.0至191.255.255.255，子网掩码为255.255.0.0。 - **C类IP地址**：范围为192.0.0.0至223.255.255.255，子网掩码为255.255.255.0。 **示例**：假设两个C类IP地址分别为192.168.18.10和192.168.18.20，子网掩码均为255.255.255.0。通过将IP地址与子网掩码进行按位与操作，可以得出两者的网络部分相同，即192.168.18.0，因此这两个IP地址位于同一网段内。 #### 二、创建InetAddress对象 在Java中，`InetAddress`类提供了创建IP地址对象的方法。可以通过以下四种方式创建`InetAddress`对象： 1. **通过IP地址创建**：`InetAddress.getByName("192.168.1.1")` 2. **通过域名创建**：`InetAddress.getByName("www.example.com")` 3. **获取本地主机地址**：`InetAddress.getLocalHost()` 4. **获取环回地址**：`InetAddress.getLoopbackAddress()` #### 三、处理域名解析问题 直接通过IP地址访问网站通常不是用户友好的方式。域名系统（DNS）允许我们使用易于记忆的域名来代替复杂的IP地址。 1. **DNS缓存**：操作系统会缓存最近查询过的域名记录，以提高后续请求的速度。 2. **使用`getHostName()`方法**：该方法返回与`InetAddress`对象关联的主机名。 3. **使用`getCanonicalHostName()`方法**：该方法返回完全限定的域名（FQDN），通常包含完整的域名信息。 4. **使用`getHostAddress()`方法**：该方法返回IP地址字符串。 5. **使用`getAddress()`方法**：该方法返回一个`byte[]`数组，表示IP地址。 #### 四、判断地址类型 `InetAddress`类提供了一系列`is*()`方法，用于判断地址的类型： 1. **`isAnyLocalAddress()`**：判断是否为任意本地地址。 2. **`isLoopbackAddress()`**：判断是否为环回地址。 3. **`isLinkLocalAddress()`**：判断是否为链路本地地址。 4. **`isMulticastAddress()`**：判断是否为多播地址。 5. **`isMCGlobal()`**：判断是否为全球多播地址。 6. **`isSiteLocalAddress()`**：判断是否为站点本地地址。 #### 五、Inet4Address类和Inet6Address类 Java提供了两个子类`Inet4Address`和`Inet6Address`，分别用于表示IPv4和IPv6地址。 - **`Inet4Address`**：继承自`InetAddress`，专门用于处理IPv4地址。 - **`Inet6Address`**：同样继承自`InetAddress`，用于处理IPv6地址。 #### 六、获取网络接口信息 `NetworkInterface`类提供了获取系统网络接口的信息，例如名称、硬件地址等。 - **`NetworkInterface.getByName(String name)`**：通过网络接口名称获取`NetworkInterface`对象。 - **`NetworkInterface.getByInetAddress(InetAddress addr)`**：通过IP地址获取`NetworkInterface`对象。 - **`NetworkInterface.getNetworkInterfaces()`**：获取所有的网络接口。 #### 七、探测主机是否可达 `InetAddress.isReachable(int timeout)`方法可用于检查远程主机是否可达。 - **参数**：timeout表示超时时间，单位为毫秒。 - **返回值**：如果主机在指定时间内响应，则返回true；否则返回false。 #### 八、使用Socket类接收和发送数据 Java中通过`Socket`类建立客户端与服务器之间的连接。 - **创建Socket连接**：`Socket socket = new Socket("hostname", port);` - **读取数据**：使用`InputStream`。 - **发送数据**：使用`OutputStream`。 #### 九、建立网络连接的多种方式 除了基本的`Socket`类外，还可以使用`DatagramSocket`和`ServerSocket`等多种方式建立连接。 - **`DatagramSocket`**：适用于无连接的数据报传输。 - **`ServerSocket`**：用于监听并接受客户端连接请求。 #### 十、管理网络地址 `SocketAddress`类用于封装网络地址信息，包括主机名或IP地址以及端口号。 - **创建SocketAddress对象**：`SocketAddress addr = new InetSocketAddress("hostname", port);` - **使用SocketAddress**：在`Socket`和`ServerSocket`等类中作为参数传递。 #### 十一、客户端套接字（Socket）的超时 `Socket`类提供了一系列方法来设置和获取超时时间。 - **`setSoTimeout(int timeout)`**：设置读取超时时间。 - **`getSoTimeout()`**：获取读取超时时间。 #### 十二、Socket类的getter和setter方法 `Socket`类提供了许多getter和setter方法来获取和设置套接字的各种属性。 - **getter方法**：如`getInputStream()`、`getOutputStream()`、`getInetAddress()`等。 - **setter方法**：如`setSoTimeout(int timeout)`、`setTcpNoDelay(boolean on)`等。 #### 十三、套接字异常 在处理网络编程时，可能会遇到各种异常，例如： - **`IOException`**：输入输出异常。 - **`UnknownHostException`**：未知主机异常。 - **`SocketException`**：套接字异常。 #### 十四、HTTP协议简介 HTTP协议是基于TCP/IP的应用层协议，用于传输Web页面等资源。 - **请求方法**：GET、POST、PUT、DELETE等。 - **状态码**：200 OK、404 Not Found、500 Internal Server Error等。 #### 十五、HTTP消息的格式 HTTP消息由请求行、消息头、实体体组成。 - **请求行**：包括请求方法、请求URL、协议版本。 - **消息头**：包含各种元数据，如Content-Type、User-Agent等。 - **实体体**：可选，用于携带请求或响应的具体内容。 #### 十六、实现HTTP模拟器 使用Java的`HttpURLConnection`或第三方库如Apache HttpClient来实现HTTP模拟器。 - **发送HTTP请求**：通过设置请求方法、请求头等。 - **接收HTTP响应**：解析HTTP响应码、响应头、响应体等。 #### 十七、HTTP消息头字段 HTTP消息头字段包括但不限于： - **`Content-Type`**：指定实体主体的媒体类型。 - **`Content-Length`**：指定实体主体的实际长度。 - **`Accept`**：客户端可以接受的媒体类型列表。 - **`User-Agent`**：客户端软件的版本信息。 #### 十八、实现HTTP断点续传下载工具 通过记录已下载的文件部分，实现断点续传功能。 - **发送Range请求头**：指示服务器仅返回指定范围内的数据。 - **合并下载的部分**：将分段下载的数据合并成完整文件。 #### 十九、创建ServerSocket对象 `ServerSocket`类用于监听客户端的连接请求。 - **创建ServerSocket**：`ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);` - **接受连接**：`Socket socket = serverSocket.accept();` #### 二十、在服务端接收和发送数据 服务端通过`Socket`对象与客户端交互。 - **读取数据**：使用`InputStream`。 - **发送数据**：使用`OutputStream`。 #### 二十一、关闭服务端连接 确保正确关闭服务端连接，释放资源。 - **关闭ServerSocket**：`serverSocket.close();` - **关闭Socket**：`socket.close();` #### 二十二、获取ServerSocket信息的方法及FTP原理 `ServerSocket`类提供了多种方法来获取服务器套接字的相关信息。 - **`getLocalPort()`**：获取本地端口。 - **`getLocalSocketAddress()`**：获取本地`SocketAddress`。 #### 二十三、服务端Socket的选项 服务端`Socket`提供了多种选项来控制其行为。 - **`setReuseAddress(boolean on)`**：控制是否允许地址重用。 - **`setSoTimeout(int timeout)`**：设置读取超时时间。 #### 二十四、定制Accept方法 通过覆盖`accept()`方法来自定义服务端如何接受新的客户端连接。 - **实现ServerSocket的accept()方法**：可以在子类中覆盖此方法以添加额外的逻辑。 #### 二十五、非阻塞I/O简介 非阻塞I/O允许程序在等待I/O操作完成时继续执行其他任务。 - **特点**：提高了系统的并发处理能力。 - **应用场景**：高性能网络服务器。 #### 二十六、非阻塞I/O的例子 使用Java NIO框架实现非阻塞I/O。 - **`Selector`**：用于监控多个通道的就绪状态。 - **`Channel`**：用于读写数据的通道。 #### 二十七、非阻塞I/O的缓冲区 `Buffer`类用于存储和操作数据。 - **常用方法**：`flip()`、`clear()`、`compact()`等。 #### 二十八、读写缓冲区 通过`get()`和`put()`方法来顺序读写单个数据。 - **`get()`**：从缓冲区中读取数据。 - **`put()`**：向缓冲区中写入数据。 以上内容涵盖了Java网络编程的基础知识和技术细节，对于初学者来说是非常宝贵的学习资料。通过这些知识点的学习，可以为深入理解Java网络编程打下坚实的基础。