【Netty】网络编程基础

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2023-09-29 11:36 9阅读 0赞

## 一、OSI七层模型 ##

应用层：Http协议、电子文件传输、文件服务器等  
表示层：解决我们不同系统之间语法的通讯  
会话层：建立与应用程序之间的通讯  
传输层：提供了端口号和接口协议TCP/UDP  
网络层：为数据包选择路由 路由器、交换机，定义了ip地址，可以根据ip地址找到对应的服务器  
数据链路层：传输有地址的帧以及错误检测功能  
物理层：以二进制形式，在物理机器上实现传输（光纤、各种物理介质传输）

## 二、一个域名底层是如何实现的 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bC85Y-k5ouJ5pav54uX6JuL5YS_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

简单原理实现：浏览器访问域名，根据域名先从本地host文件  
C:\\Windows\\System32\\drivers\\etc\\hosts文件 查找匹配对应的ip与域名，如果本地  
Host文件 没有的情况下，则联网去电信运营商查找。

## 三、Socket网络通讯技术 ##

### 1. TCP与UDP协议 ###

#### 1.1 Socket ####

Socket(套接字)是两个程序之间通过双向信道进行数据交换的端，可以理解为接口。使用Socket编程也称为网络编程，Socket只是接口并不是网络通信协议。

#### 1.2 TCP与UDP区别 ####

TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议  
TCP协议应用场景：HTTP、HTTPS、FTP协议  
UDP是面向无连接通讯协议，udp通讯时不需要接受方确定，属于不可靠传输，可能会存在丢包的现象。  
UDP协议应用场景：QQ语音、QQ视频

#### 1.3 三次握手和四次挥手(分手)概念 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bC85Y-k5ouJ5pav54uX6JuL5YS_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
首先我们要知道在tcp建立连接中，有一些名词表示：  
比如：syn就是建立连接、ack就是确认标志、fin终止标志

第一次握手：客户端会向服务器端发送码为syn=1，随机产生一个seq\_number=x的数据包到服务器端（syn）  
第二次握手：服务端接受到客户端请求之后，确认ack=x+1, 于是就向客户端发送syn（服务端独立生成 随机生成数字Y）+ack  
第三次握手：客户端接受syn（随机数Y）+ack，向服务器端发送ack=y+1，此包发送完毕即可 建立tcp连接。

白话文翻译：  
第一次握手：客户端向服务器端发送 问服务器你在不在？  
第二次握手：服务器端回应客户端说：我在的。  
第三次握手：客户端发送给服务器端：ok，那我开始建立连接的

关闭连接：  
第一次挥手： 客户端向服务器端发送释放的报文，停止发送数据 fin=1、生成一个序列号seq=u；  
第二次挥手： 服务器端接受到释放的报文后，发送ack=u+1；随机生成的seq=v给客户端；当前状态为关闭等待状态

客户端收到了服务器确认通知之后，此时客户端就会进入到终止状态，等待服务器端发送释放报文。  
第三次挥手：服务器端最后数据发送完毕之后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1 当前为半关闭状态，随机生成一个随机树w

第四次挥手，客户端必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。

服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

白话文翻译四次挥手：

第一次挥手 客户端向服务端发送一个释放连接通知；  
第二次挥手 服务端接受到释放通知之后，告诉给客户端说等待一下，因为可能存在有其他的数据没有发送完毕，等待数据全部传输完毕之后就开始 关闭连接；  
第三次挥手 服务器端所有的数据发送完毕之后，就告诉客户端说现在可以释放连接了。  
第四次挥手： 客户端确认是最终释放连接通知，ok 就开始 就向服务区端发送我们可以开始关闭连接啦；

#### 1.4Socket Tcp通讯代码 ####

##### 1.4.1 服务器端 #####

public class SocketTcpServer {
        
        public static void main(String[] args) throws IOException {
        
            // 创建Server Socket
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();
            // 创建我们的 Socket 监听连接地址和端口号
            SocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(), 8080);
            // 绑定我们的监听地址
            serverSocket.bind(address);
            // 等待接受请求
            System.out.println("等待客户端发送消息..");
            Socket accept = serverSocket.accept();
            // 获取OutputStream流
            PrintWriter socketOut = new PrintWriter(accept.getOutputStream());
            byte buf[] = new byte[1024];
            if (accept.getInputStream().read(buf) > 0) {
        
                System.out.println("服务器端接受到客户端消息：" + new String(buf));
            }
            // 服务器端响应消息
            String sendStr = "现在可以进行连接！";
            socketOut.write(sendStr);
            socketOut.flush();
    
            // 关闭所有连接
            socketOut.close();
            accept.close();
            serverSocket.close();
        }
    }

##### 1.4.2 客户端 #####

public class SocketTcpClient {
        
        public static void main(String[] args) throws IOException {
        
            // 创建socket
            final Socket socket = new Socket();
            // 创建socket地址
            SocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(), 8080);
            socket.connect(address);
            // 创建PrintWriter
            PrintWriter socketOut = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
            BufferedReader socketIn = new BufferedReader(
                    new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
    
            // 向服务器发送的内容
            String sendStr = "客户端问服务器端：现在可以进行连接嘛？";
            socketOut.write(sendStr);
            socketOut.flush();
            String receiveStr = socketIn.readLine();
            System.out.println("服务器端回复：: " + receiveStr);
    
            // 关闭连接
            socketOut.close();
            socketIn.close();
            socket.close();
        }
    }

#### 1.5 Socket Udp通讯代码 ####

##### 1.5.1 服务器端 #####

/*
     * 接收客户端发送的数据
     */
    //1.创建服务器端DatagramSocket，指定端口
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);
    //2.创建数据报，用于接收客户端发送的数据
    byte[] data = new byte[1024];
    //创建字节数组，指定接收的数据包的大小
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length);
    //3.接收客户端发送的数据
    System.out.println("****服务器端已经启动，等待客户端发送数据");
    //此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
    socket.receive(packet);
    //4.读取数据
    String info = new String(data, 0, packet.getLength());
    System.out.println("我是服务器，客户端说：" + info);
    
    /*
     * 向客户端响应数据
     */
    //1.定义客户端的地址、端口号、数据
    InetAddress address = packet.getAddress();
    int port = packet.getPort();
    byte[] data2 = "现在可以进行连接~~".getBytes();
    //2.创建数据报，包含响应的数据信息
    DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length, address, port);
    //3.响应客户端
    socket.send(packet2);
    //4.关闭资源
    socket.close();

##### 1.5.2 客户端 #####

/*
     * 向服务器端发送数据
     */
    //1.定义服务器的地址、端口号、数据
    InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
    int port = 8800;
    byte[] data = "现在可以进行连接嘛？".getBytes();
    //2.创建数据报，包含发送的数据信息
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
    //3.创建DatagramSocket对象
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
    //4.向服务器端发送数据报
    socket.send(packet);
    
    /*
     * 接收服务器端响应的数据
     */
    //1.创建数据报，用于接收服务器端响应的数据
    byte[] data2 = new byte[1024];
    DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);
    //2.接收服务器响应的数据
    socket.receive(packet2);
    //3.读取数据
    String reply = new String(data2, 0, packet2.getLength());
    System.out.println("我是客户端，服务器说：" + reply);
    //4.关闭资源
    socket.close();

### 2. Http协议7个请求过程 ###

Http协议一种超文本传输的协议，基于TCP/IP协议的包装，包含：img、css、js、html等。

Http协议的特征：

1.  无状态
2.  请求与响应模型
3.  简单快速
4.  灵活可以传输任何类型
5.  基于同步请求实现
6.  请求状态码 500 200 302

Http分为 请求与响应  
请求：  
请求行  
请求头  
请求方法 Get/Post  
响应：  
响应行  
响应头  
响应体

### 3. 使用Socket模拟Http服务器 ###

public class HttpTest {
        
        public static void main(String[] args) throws IOException {
        
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
            //一直监听，直到受到停止的命令
            while (true) {
        
                Socket socket = null;
                try {
        
                    //如果没有请求，会一直hold在这里等待，有客户端请求的时候才会继续往下执行
                    socket = serverSocket.accept();
                    //获取输入流(请求)
                    BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(
                            new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                    StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
                    String line = null;
                    //得到请求的内容，注意这里作两个判断非空和""都要，只判断null会有问题
                    while ((line = bufferedReader.readLine()) != null
                            && !line.equals("")) {
        
                        stringBuilder.append(line).append("<br>");
                    }
                    String result = stringBuilder.toString();
                    System.out.println(result);
                    //这里第二个参数表示自动刷新缓存
                    PrintWriter printWriter = new PrintWriter(
                            socket.getOutputStream(), true);
                    printWriter.println("HTTP/1.1 200 OK");
                    printWriter.println("Content-Type:text/html;charset=utf-8");
                    printWriter.println();
    
                    printWriter.println("<h5>你刚才发送的请求数据是：<br>");
                    //将日志输出到浏览器
                    printWriter.write(result);
                    printWriter.println("</h5>");
                    // release
                    printWriter.close();
                    bufferedReader.close();
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

### 4. 长链接与短连接区别 ###

短连接：每次请求完了之后都会关闭连接，如果频繁发送请求的情况下效率是非常低。  
长连接：每次发送完请求之后，该请求不会立马断开，实现复用类似于线程池

Http协议1.0： 规定客户端与浏览器保持短暂的连接，服务器完成数据传输数据之后就会立马关闭连接，如果频繁的向服务器端发送请求的话，这时候是非常消耗服务器资源。  
Http协议1.1： Http协议从1.1开始就支持长连接，会根据特定时间保持当前连接状态，不会立马关闭掉tcp连接；  
Http协议建立长连接之后，默认情况下在300s为空闲状态情况下会主动断开连接；

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