后端网络编程与通信原理

　　一、基础概念
　　不同设备之间通过网络进行数据传输，并且基于通用的网络协议作为多种设备的兼容标准，称为网络通信；
　　以CS架构来看，在一次请求当中，客户端和服务端进行数据传输的交互时，在不同阶段和层次中需要遵守的网络通信协议也不一样；
　　应用层：HTTP超文本传输协议，基于TCPIP通信协议来传递数据；
　　传输层：TCP传输控制协议，采用三次握手的方式建立连接，形成数据传输通道；
　　网络层：IP协议，作用是把各种传输的数据包发送给请求的接收方；
　　通信双方进行交互时，发送方数据在各层传输时，每通过一层就会添加该层的首部信息；接收方与之相反，每通过一次就会删除该层的首部信息；二、JDK源码
　　在java。net源码包中，提供了与网络编程相关的基础API；1、InetAddress
　　封装了对IP地址的相关操作，在使用该API之前可以先查看本机的hosts的映射，Linux系统中在etchosts路径下；importjava。net。InetAddress；publicclassTestInet｛publicstaticvoidmain（String〔〕args）throwsException｛获取本机InetAddress对象InetAddresslocalHostInetAddress。getLocalHost（）；printInetAddress（localHost）；获取指定域名InetAddress对象InetAddressinetAddressInetAddress。getByName（www。baidu。com）；printInetAddress（inetAddress）；获取本机配置InetAddress对象InetAddressconfAddressInetAddress。getByName（nacosservice）；printInetAddress（confAddress）；｝publicstaticvoidprintInetAddress（InetAddressinetAddress）｛System。out。println（InetAddress：inetAddress）；System。out。println（主机名：inetAddress。getHostName（））；System。out。println（IP地址：inetAddress。getHostAddress（））；｝｝2、URL
　　统一资源定位符，URL一般包括：协议、主机名、端口、路径、查询参数、锚点等，路径查询参数，也被称为文件；
　　importjava。net。URL；publicclassTestURL｛publicstaticvoidmain（String〔〕args）throwsException｛URLurlnewURL（https：www。baidu。com：80s？wdJavabd）；printURL（url）；｝privatestaticvoidprintURL（URLurl）｛System。out。println（协议：url。getProtocol（））；System。out。println（域名：url。getHost（））；System。out。println（端口：url。getPort（））；System。out。println（路径：url。getPath（））；System。out。println（参数：url。getQuery（））；System。out。println（文件：url。getFile（））；System。out。println（锚点：url。getRef（））；｝｝3、HttpURLConnection
　　作为URLConnection的抽象子类，用来处理针对Http协议的请求，可以设置连接超时、读取超时、以及请求的其他属性，是服务间通信的常用方式；publicclassTestHttp｛publicstaticvoidmain（String〔〕args）throwsException｛访问网址内容URLurlnewURL（https：www。jd。com）；HttpURLConnectionhttpUrlConnection（HttpURLConnection）url。openConnection（）；printHttp（httpUrlConnection）；请求服务接口URLapinewURL（http：localhost：8082info99）；HttpURLConnectionapiConnection（HttpURLConnection）api。openConnection（）；apiConnection。setRequestMethod（GET）；apiConnection。setConnectTimeout（3000）；printHttp（apiConnection）；｝privatestaticvoidprintHttp（HttpURLConnectionhttpUrlConnection）throwsException｛try（InputStreaminputStreamhttpUrlConnection。getInputStream（））｛BufferedReaderbufferedReadernewBufferedReader（newInputStreamReader（inputStream，StandardCharsets。UTF8））；Stringline；while（（linebufferedReader。readLine（））！null）｛System。out。println（line）；｝｝｝｝三、通信编程1、Socket
　　Socket也被称为套接字，是两台设备之间通信的端点，会把网络连接当成流处理，则数据以IO形式传输，这种方式在当前被普遍采用；
　　从网络编程直接跳到Socket套接字，概念上确实有较大跨度，概念过度抽象时，可以看看源码的核心结构，在理解时会轻松很多，在JDK中重点看SocketImpl抽象类；publicabstractclassSocketImplimplementsSocketOptions｛Socket对象，客户端和服务端Socketsocketnull；ServerSocketserverSocketnull；套接字的文件描述对象protectedFileDescriptorfd；套接字的路由IP地址protectedInetAddressaddress；套接字连接到的远程主机上的端口号protectedintport；套接字连接到的本地端口号protectedintlocalport；｝
　　套接字的抽象实现类，是实现套接字的所有类的公共超类，可以用于创建客户端和服务器套接字；
　　所以到底如何理解Socket概念？从抽象类中来看，套接字就是指代网络通讯中系统资源的核心标识，比如通讯方IP地址、端口、状态等；2、SocketServer
　　创建Socket服务端，并且在8989端口监听，接收客户端的连接请求和相关信息，并且响应客户端，发送指定的数据；publicclassSocketServer｛publicstaticvoidmain（String〔〕args）throwsException｛1、创建Socket服务端ServerSocketserverSocketnewServerSocket（8989）；System。out。println（socketserver：8989，waitingconnect。。。）；2、方法阻塞等待，直到有客户端连接SocketsocketserverSocket。accept（）；System。out。println（socketserver：8989，getconnect：socket。getPort（））；3、输入流，输出流InputStreaminStreamsocket。getInputStream（）；OutputStreamoutStreamsocket。getOutputStream（）；4、数据接收和响应byte〔〕bufnewbyte〔1024〕；intreadLen0；while（（readLeninStream。read（buf））！1）｛接收数据StringreadVarnewString（buf，0，readLen）；if（exit。equals（readVar））｛break；｝System。out。println（recv：readVar；time：DateTime。now（）。toString（DatePattern。NORMDATETIMEPATTERN））；响应数据outStream。write（（resptime：DateTime。now（）。toString（DatePattern。NORMDATETIMEPATTERN））。getBytes（））；｝5、资源关闭outStream。close（）；inStream。close（）；socket。close（）；serverSocket。close（）；System。out。println（socketserver：8989，exit。。。）；｝｝
　　需要注意的是步骤2输出的端口号是随机不确定的，结合jps和lsofitcp：port命令查看进程和端口号的占用情况；3、SocketClient
　　创建Socket客户端，并且连接到服务端，读取命令行输入的内容并发送到服务端，并且输出服务端的响应数据；publicclassSocketClient｛publicstaticvoidmain（String〔〕args）throwsException｛1、创建Socket客户端SocketsocketnewSocket（InetAddress。getLocalHost（），8989）；System。out。println（serverclient，connectto：8989）；2、输入流，输出流OutputStreamoutStreamsocket。getOutputStream（）；InputStreaminStreamsocket。getInputStream（）；3、数据发送和响应接收intreadLen0；byte〔〕bufnewbyte〔1024〕；while（true）｛读取命令行输入BufferedReaderbufReadernewBufferedReader（newInputStreamReader（System。in））；StringiptLinebufReader。readLine（）；if（exit。equals（iptLine））｛break；｝发送数据outStream。write（iptLine。getBytes（））；接收数据if（（readLeninStream。read（buf））！1）｛System。out。println（newString（buf，0，readLen））；｝｝4、资源关闭inStream。close（）；outStream。close（）；socket。close（）；System。out。println（socketclient，getexitcommand）；｝｝
　　测试结果：整个流程在没有收到客户端的exit退出指令前，会保持连接的状态，并且可以基于字节流模式，进行持续的数据传输；
　　4、字符流使用
　　基于上述的基础案例，采用字符流的方式进行数据传输，客户端和服务端只进行一次简单的交互；1、客户端BufferedReaderbufReadernewBufferedReader（newInputStreamReader（inStream））；BufferedWriterbufWriternewBufferedWriter（newOutputStreamWriter（outStream））；客户端发送数据bufWriter。write（hello，server）；bufWriter。newLine（）；bufWriter。flush（）；客户端接收数据System。out。println（clientread：bufReader。readLine（））；2、服务端BufferedReaderbufReadernewBufferedReader（newInputStreamReader（inStream））；BufferedWriterbufWriternewBufferedWriter（newOutputStreamWriter（outStream））；服务端接收数据System。out。println（serverread：bufReader。readLine（））；服务端响应数据bufWriter。write（hello，client）；bufWriter。newLine（）；bufWriter。flush（）；5、文件传输
　　基于上述的基础案例，客户端向服务端发送图片文件，服务端完成文件的读取和保存，在处理完成后给客户端发送结果描述；1、客户端客户端发送图片FileInputStreamfileStreamnewFileInputStream（LocalFilePathjvm。png）；byte〔〕bytesnewbyte〔1024〕；inti0；while（（ifileStream。read（bytes））！1）｛outStream。write（bytes）；｝写入结束标记，禁用此套接字的输出流，之后再使用输出流会抛异常socket。shutdownOutput（）；接收服务端响应结果System。out。println（serverresp：newString（bytes，0，readLen））；2、服务端接收客户端图片FileOutputStreamfileOutputStreamnewFileOutputStream（LocalFilePathnewjvm。png）；byte〔〕bytesnewbyte〔1024〕；inti0；while（（iinStream。read（bytes））！1）｛fileOutputStream。write（bytes，0，i）；｝响应客户端文件处理结果outStream。write（filesavesuccess。getBytes（））；6、TCP协议
　　Socket网络编程是基于TCP协议的，TCP传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，在上述案例中侧重基于流的数据传输，其中关于连接还涉及两个核心概念：
　　三次握手：建立连接的过程，在这个过程中进行了三次网络通信，当连接处于建立的状态，就可以进行正常的通信，即数据传输；四次挥手：关闭连接的过程，调用close方法，即连接使用结束，在这个过程中进行了四次网络通信；四、Http组件
　　在服务通信时依赖网络，而对于编程来说，更常见的是的Http的组件，在微服务架构中，涉及到Http组件工具有很多，例如Spring框架中的RestTemplate，Feign框架支持ApacheHttp和OkHttp；下面围绕几个常用的组件编写测试案例；1、基础接口RestControllerpublicclassBizWeb｛GetMapping（getApi｛id｝）publicRepIntegergetApi（PathVariableIntegerid）｛log。info（id｛｝，id）；returnRep。ok（id）；｝GetMapping（getApiv2｛id｝）publicRepIntegergetApiV2（HttpServletRequestrequest，PathVariableIntegerid，RequestParam（name）Stringname）｛Stringtokenrequest。getHeader（Token）；log。info（token｛｝，id｛｝，name｛｝，token，id，name）；returnRep。ok（id）；｝PostMapping（postApi）publicRepIdKeypostApi（HttpServletRequestrequest，RequestBodyIdKeyidKey）｛Stringtokenrequest。getHeader（Token）；log。info（token｛｝，idKey｛｝，token，JSONUtil。toJsonStr（idKey））；returnRep。ok（idKey）；｝PutMapping（putApi）publicRepIdKeyputApi（RequestBodyIdKeyidKey）｛log。info（idKey｛｝，JSONUtil。toJsonStr（idKey））；returnRep。ok（idKey）；｝DeleteMapping（delApi｛id｝）publicRepIntegerdelApi（PathVariableIntegerid）｛log。info（id｛｝，id）；returnRep。ok（id）；｝｝2、ApacheHttppublicclassTestApacheHttp｛privatestaticfinalStringBASEURLhttp：localhost：8083；publicstaticvoidmain（String〔〕args）｛BasicHeaderheadernewBasicHeader（Token，ApacheSup）；1、发送Get请求MapString，StringparamnewHashMap（）；param。put（name，cicada）；RepgetRepdoGet（BASEURLgetApiv23，header，param，Rep。class）；System。out。println（get：getRep）；2、发送Post请求IdKeypostBodynewIdKey（1，idkey我）；ReppostRepdoPost（BASEURLpostApi，header，postBody，Rep。class）；System。out。println（post：postRep）；｝构建HttpClient对象privatestaticCloseableHttpClientbuildHttpClient（）｛请求配置RequestConfigreqConfigRequestConfig。custom（）。setConnectTimeout（6000）。build（）；returnHttpClients。custom（）。setDefaultRequestConfig（reqConfig）。build（）；｝执行Get请求publicstaticTTdoGet（Stringurl，Headerheader，MapString，Stringparam，ClassTrepClass）｛创建Get请求CloseableHttpClienthttpClientbuildHttpClient（）；HttpGethttpGetnewHttpGet（）；httpGet。addHeader（header）；try｛URIBuilderbuildernewURIBuilder（url）；if（param！null）｛for（Stringkey：param。keySet（））｛builder。addParameter（key，param。get（key））；｝｝httpGet。setURI（builder。build（））；请求执行HttpResponsehttpResponsehttpClient。execute（httpGet）；if（httpResponse。getStatusLine（）。getStatusCode（）200）｛结果转换StringrespEntityUtils。toString（httpResponse。getEntity（））；returnJSONUtil。toBean（resp，repClass）；｝｝catch（Exceptione）｛e。printStackTrace（）；｝finally｛IoUtil。close（httpClient）；｝returnnull；｝执行Post请求publicstaticTTdoPost（Stringurl，Headerheader，Objectbody，ClassTrepClass）｛创建Post请求CloseableHttpClienthttpClientbuildHttpClient（）；HttpPosthttpPostnewHttpPost（url）；httpPost。addHeader（header）；StringEntityconBodynewStringEntity（JSONUtil。toJsonStr（body），ContentType。APPLICATIONJSON）；httpPost。setEntity（conBody）；try｛请求执行HttpResponsehttpResponsehttpClient。execute（httpPost）；if（httpResponse。getStatusLine（）。getStatusCode（）200）｛结果转换StringrespEntityUtils。toString（httpResponse。getEntity（））；returnJSONUtil。toBean（resp，repClass）；｝｝catch（Exceptione）｛e。printStackTrace（）；｝finally｛IoUtil。close（httpClient）；｝returnnull；｝｝3、OkHttppublicclassTestOkHttp｛privatestaticfinalStringBASEURLhttp：localhost：8083；publicstaticvoidmain（String〔〕args）｛HeadersheadersnewHeaders。Builder（）。add（Token，OkHttpSup）。build（）；1、发送Get请求RepgetRepexecute（BASEURLgetApi1，Method。GET。name（），headers，null，Rep。class）；System。out。println（get：getRep）；2、发送Post请求IdKeypostBodynewIdKey（1，idkey）；ReppostRepexecute（BASEURLpostApi，Method。POST。name（），headers，buildBody（postBody），Rep。class）；System。out。println（post：postRep）；3、发送Put请求IdKeyputBodynewIdKey（2，keyid）；RepputRepexecute（BASEURLputApi，Method。PUT。name（），headers，buildBody（putBody），Rep。class）；System。out。println（put：putRep）；4、发送Delete请求RepdelRepexecute（BASEURLdelApi2，Method。DELETE。name（），headers，null，Rep。class）；System。out。println（del：delRep）；｝构建JSON请求体publicstaticRequestBodybuildBody（Objectbody）｛MediaTypemediaTypeMediaType。parse（applicationjson；charsetutf8）；returnRequestBody。create（mediaType，JSONUtil。toJsonStr（body））；｝构建OkHttpClient对象publicstaticOkHttpClientbuildOkHttp（）｛returnnewOkHttpClient。Builder（）。readTimeout（10，TimeUnit。SECONDS）。connectTimeout（6，TimeUnit。SECONDS）。connectionPool（newConnectionPool（15，5，TimeUnit。SECONDS））。build（）；｝执行请求publicstaticTTexecute（Stringurl，Stringmethod，Headersheaders，RequestBodybody，ClassTrepClass）｛请求创建OkHttpClienthttpClientbuildOkHttp（）；Request。BuilderrequestBuildnewRequest。Builder（）。url（url）。method（method，body）；if（headers！null）｛requestBuild。headers（headers）；｝try｛请求执行ResponseresponsehttpClient。newCall（requestBuild。build（））。execute（）；结果转换InputStreaminStreamnull；if（response。isSuccessful（））｛ResponseBodyresponseBodyresponse。body（）；if（responseBody！null）｛inStreamresponseBody。byteStream（）；｝｝if（inStream！null）｛try｛byte〔〕respByteIoUtil。readBytes（inStream）；if（respByte！null）｛returnJSONUtil。toBean（newString（respByte，Charset。defaultCharset（）），repClass）；｝｝catch（Exceptione）｛e。printStackTrace（）；｝finally｛IoUtil。close（inStream）；｝｝｝catch（Exceptione）｛e。printStackTrace（）；｝returnnull；｝｝4、RestTemplatepublicclassTestRestTemplate｛privatestaticfinalStringBASEURLhttp：localhost：8083；publicstaticvoidmain（String〔〕args）｛RestTemplaterestTemplatebuildRestTemplate（）；1、发送Get请求MapString，StringparamMapnewHashMap（）；RepgetReprestTemplate。getForObject（BASEURLgetApi1，Rep。class，paramMap）；System。out。println（get：getRep）；2、发送Post请求IdKeyidKeynewIdKey（1，idkey）；ReppostReprestTemplate。postForObject（BASEURLpostApi，idKey，Rep。class）；System。out。println（post：postRep）；3、发送Put请求IdKeyidKey2newIdKey（2，keyid）；restTemplate。put（BASEURLputApi，idKey2，paramMap）；4、发送Delete请求restTemplate。delete（BASEURLdelApi2，paramMap）；5、自定义Header请求HttpHeadersheadersnewHttpHeaders（）；headers。add（Token，AdminSup）；HttpEntityIdKeyrequestEntitynewHttpEntity（idKey，headers）；ResponseEntityReprespEntityrestTemplate。exchange（BASEURLpostApi，HttpMethod。POST，requestEntity，Rep。class）；System。out。println（postheader：respEntity。getBody（））；｝privatestaticRestTemplatebuildRestTemplate（）｛1、参数配置SimpleClientHttpRequestFactoryfactorynewSimpleClientHttpRequestFactory（）；factory。setReadTimeout（3000）；factory。setConnectTimeout（6000）；2、创建对象returnnewRestTemplate（factory）；｝｝五、参考源码编程文档：https：gitee。comcicadasmilebuttejavanote应用仓库：https：gitee。comcicadasmilebutteflyerparent
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