Java模拟实现B/S服务器

Java模拟实现B/S服务器
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软件结构
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**C/S结构**：全称CLient/Server结构，是客户端/服务器结构，常见的这一类软件有QQ，电脑，以及电脑上的一系列客户端软件

**B/S结构**：全称Browser/Server结构，是浏览器/服务器结构，就是咱们常常利用浏览器进行访问，常见的有chrome，Firefox，IE等等。

## 网络通讯协议

**网络通讯协议**：计算机与计算机或者说通讯设备之间经过线路或者无线网络链接，但不是说链接起来就能通讯，还必需要遵照必定的规矩，也就是协议，就好像现实社会中你有了车就能为所欲为的开吗？显然是不能够的你还得遵照交通法规，否则交警叔叔分分钟给你贴罚单，题外话。在计算机网络中，这样的一些链接和 通讯的规则被称为网络通讯协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等作了统一规定，通讯双方必须同时遵照才能完成数据交换。

**TCP/IP协议**：传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最普遍的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通讯的协议，并采用了4层的分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成本身的需求。

TCP/IP协议分为四层，本身自己也对这方面不熟悉，写软件的其实就是和第四层打交道，也就是应用层，主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。

## 协议分类

通讯的协议仍是比较复杂的，`java.net` 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通讯细节。咱们能够直接使用这些类和接口，来专一于网络程序开发，而不用考虑通讯的细节。其实这也是面向对象的一大好处，固然了也是以达坏处，好处在于你不用去考虑通讯的细节，只须要调用对应的API就能够了，坏处就是大多数人对底层的认知不够，其实这是至关可怕的一件事，多了解一些底层的实现原理实际上是在为本身之后的职业生涯拓宽道路。

`java.net` 包中提供了两种常见的网络协议的支持：

**UDP**：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP是无链接通讯协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不创建逻辑链接。简单来讲，当一台计算机向另一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，一样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。

因为使用UDP协议消耗资源小，通讯效率高，因此一般都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，由于这种状况即便偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。

可是在使用UDP协议传送数据时，因为UDP的面向无链接性，不能保证数据的完整性，所以在传输重要数据时不建议使用UDP协议。UDP的交换过程以下图所示。

特色:数据被限制在64kb之内，超出这个范围就不能发送了。

数据报(Datagram):网络传输的基本单位 

**TCP**：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是**面向链接**的通讯协议，即传输数据以前，在发送端和接收端创建逻辑链接，而后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。

在TCP链接中必需要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出链接请求，每次链接的建立都须要通过“三次握手”。

- 三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证链接的可靠。
  - 第一次握手，客户端向服务器端发出链接请求，等待服务器确认。
  - 第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了链接请求。
  - 第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认链接。整个交互过程.

完成三次握手，链接创建后，客户端和服务器就能够开始进行数据传输了。因为这种面向链接的特性，TCP协议能够保证传输数据的安全，因此应用十分普遍，例以下载文件、浏览网页等。

## 网络编程三要素

### 协议

- 计算机网络通讯必须遵照的规则，这方面实际上是很复杂的，有兴趣的朋友能够本身下去单独找一些这方面的书籍了解一下。

### IP地址

- **IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address）**，俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备作惟一的编号。假如咱们把“我的电脑”比做“一台电话”的话，那么“IP地址”就至关于“电话号码”。

### IP地址分类

- IPv4：是一个32位的二进制数，一般被分为4个字节，表示成`a.b.c.d` 的形式，例如`192.168.65.100` 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多能够表示42亿个。声明一下，老美发明的好像是，全世界一半以上的都被美国人留给了本身，我们国内其实早都不够用了。用了个什么技术解决的记不清了，大学老师提过。

- IPv6：因为互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量越来越大，可是网络地址资源有限，使得IP的分配愈加紧张。

  为了扩大地址空间，拟经过IPv6从新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分红8组十六进制数，表示成`ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789`，号称能够为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。主要的研发者是我们中国，研究水平居于世界一流，美国人对这部研究不是颇有兴趣，应为IPv4认加够用了

### 端口号

网络的通讯，本质上是两个进程（应用程序）的通讯。每台计算机都有不少的进程，那么在网络通讯时，如何区分这些进程呢？

若是说**IP地址**能够惟一标识网络中的设备，那么**端口号**就能够惟一标识设备中的进程（应用程序）了。

- **端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535**。其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序须要使用1024以上的端口号。若是端口号被另一个服务或应用所占用，会致使当前程序启动失败。

利用`协议`+`IP地址`+`端口号` 三元组合，就能够标识网络中的进程了，那么进程间的通讯就能够利用这个标识与其它进程进行交互。也就是说利用IP地址找到对方的通讯设备，利用端口号找到要通讯的进程，若是没有端口号那你用微信给朋友发送一条信息对方用QQ接收到了，那感受绝对挺爽的。

# TCP通讯程序

## 概述

TCP通讯能实现两台计算机之间的数据交互，通讯的两端，要严格区分为客户端（Client）与服务端（Server）。

**两端通讯时步骤：**

1. 服务端程序，须要事先启动，等待客户端的链接。
2. 客户端主动链接服务器端，链接成功才能通讯。服务端不能够主动链接客户端。

**在Java中，提供了两个类用于实现TCP通讯程序：**

1. 客户端：`java.net.Socket` 类表示。建立`Socket`对象，向服务端发出链接请求，服务端响应请求，二者创建链接开始通讯。
2. 服务端：`java.net.ServerSocket` 类表示。建立`ServerSocket`对象，至关于开启一个服务，并等待客户端的链接。

## Socket类  

`Socket` 类：该类实现客户端套接字，套接字指的是两台设备之间通信的端点。

### 构造方法

- `public Socket(String host, int port)` :建立套接字对象并将其链接到指定主机上的指定端口号。若是指定的host是null ，则至关于指定地址为回送地址。  

> 小贴士：回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址（Loopback Address），主要用于网络软件测试以及本地机进程间通讯，不管什么程序，一旦使用回送地址发送数据，当即返回，不进行任何网络传输。

## ServerSocket类

`ServerSocket`类：这个类实现了服务器套接字，该对象等待经过网络的请求。

### 构造方法

- `public ServerSocket(int port)` ：使用该构造方法在建立ServerSocket对象时，就能够将其绑定到一个指定的端口号上，参数port就是端口号。

## 简单的TCP网络程序    

### TCP通讯分析图解

1. 【服务端】启动,建立ServerSocket对象，等待链接。
2. 【客户端】启动,建立Socket对象，请求链接。
3. 【服务端】接收链接,调用accept方法，并返回一个Socket对象。
4. 【客户端】Socket对象，获取OutputStream，向服务端写出数据。
5. 【服务端】Scoket对象，获取InputStream，读取客户端发送的数据。

> 到此，客户端向服务端发送数据成功。

# 模拟实现B/S服务器
##服务端实现
    public class ServerTCP {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建服务器，并监听8888端口
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
        //监听客户端
        Socket accept = server.accept();
        //经过socket获取输入流
        InputStream inputStream = accept.getInputStream();
        //读取数据
        int len;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            System.out.println(new String(bytes,0,len));
        }
        
        inputStream.close();
        server.close();
    }}
##客户端实现
    public class ClientTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        //建立客户端
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
        //经过socket获取字节输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //写出数据，将数据发送到服务端
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        outputStream.write(sc.nextLine().getBytes());
        outputStream.close();
    }}

##总结
    这只是一个最简单的列子，也没有写服务器回写数据，作本身太懒，不想写了，若是文中有什么问题欢迎指正