Java网络编程socket-线程的同步、网络编程、tcp协议

红太狼 2023-10-04 14:47 6阅读 0赞

## 今天内容： (1)线程的同步机制 (2)网络编程的常识 (3)基于tcp协议的编程模型 ##

## 1.线程的同步机制(重点) ##

### 1.1 基本概念 ###

当**多个线程同时访问同一种共享资源**时，**可能会造成数据的覆盖等不一致性问**题，此时就需要**进行线程之间的通信和协调**，该机制就叫线程的同步机制。

2003年 存折 和 银行卡 对应同一个账户  
[第一个DEMO（DEMO1）代码][DEMO_DEMO1]

### 1.2 解决方案 ###

由程序结果可知：**当两个线程同时进行取款时，导致最终的账户余额不合理**  
引发原因：线程一还没有执行完毕取款操作，此时线程二已经开始取款操作  
解决方案：让两个线程的**并发操作改为串行操作**即可，也就是依次执行取款操作  
方案的缺点：若依次启动多个线程则导致多线程的意义不复存在。

### 1.3 实现方式 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
在Java语言中使用**synchronized关键字**来**实现同步/对象锁机制**，来保证线程执行该段代码时的**原子性(要么不执行，要么就执行完整)**，具体方式如下：  
(1)使用**同步语句块**的方式来锁定部分代码；  
synchronized(任意类型的引用)\{  
编写需要锁定的代码；  
\}  
代码实现：[DEMO2的代码][DEMO_DEMO1]  
(2)使用同步方法的方式来锁定所有代码；  
1：如果this可以锁住，那么关键字也可以锁住，如果this锁不住，关键字也锁不住；this是可变的  
2：对于成员方法来说，this关键字表示当前正在调用的对象 t1  
代码实现：[DEMO3的代码][DEMO_DEMO1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
注意：一个文件中可以有多个类

### 1.4 原理分析 ###

当**多个线程调用start方法**后**同时**去**抢占共享资源**，由于**同步锁的存在**导致**只有一个线程能够抢到共享资源并进行加锁处理**，其它没有抢到共享资源的线程进入阻塞状态，当该**线程执行完毕所有锁定的代码**后**自动释放同步锁**，此时**阻塞状态的所有线程继续抢占共享资源**，**抢不到的线程再次回到阻塞状态**。  
举例：集体抢位，一个人抢到了就锁上门  
![在这里插入图片描述][2021053121223046.png]

### 1.5 死锁的概念 ###

StringBuffer:线程安全就是同步。  
StringBuilder：线程不是安全的，也不是同步的  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
![在这里插入图片描述][20210531212755892.png]  
**死锁：锁死**

线程一执行的代码：  
public void run() \{  
synchronized(a) \{ 持有同步锁a，等待同步锁b  
synchronized(b) \{  
…  
\}  
\}  
\}  
线程二执行的代码：  
public void run() \{  
synchronized(b) \{ 持有同步锁b，等待同步锁a  
synchronized(a) \{  
…  
\}  
\}  
\}  
经验分享：  
在以后的开发中尽量少使用同步代码块的嵌套结构！  
顺序上锁，反向解锁，不要回头  
线程一执行的代码：  
public void run() \{  
synchronized(a) \{ 持有同步锁a，等待同步锁b  
synchronized(b) \{  
…  
\}  
\}  
\}  
线程二执行的代码：  
public void run() \{  
synchronized(b) \{ 持有同步锁b，等待同步锁a  
synchronized© \{  
…  
\}  
\}  
\}  
**举例：**  
五个哲学家等待吃晚餐,桌上只有五支筷子，每个哲学家只抢到了一只筷子，每一个哲学家都不想放掉手中的筷子，就形成了死锁。怎么进行编译才能让每个哲学家都能吃到晚餐呢：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

## 2.网络编程的常识 ##

目前主流的网络通讯软件：微信、QQ、陌陌、探探、飞信、阿里旺旺、支付宝、…  
在吗？

### 2.1 七层网络模型 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
举例：就像买手机一样，手机官方旗舰店将手机寄到你手里需要，给手机包装，然后寄过来。手机被发送过来的时候进行包装，你收到手机后需要拆包。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

ISO(国际标准委员会组织)将数据的传递从逻辑上划分为以下七层：  
应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层  
当**发送数据**时，需要对发送的内容按照上述七层模型进行**层层加包**再发送出去；  
当**接收数据**时，需要对接受的内容按照上述七层模型相反的次序**层层拆包**再解析出来

### 2.2 IP地址(重点) ###

MAC地址就是物理地址，只要你不换硬件就不会变  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

如：  
192.168.1.1 - 是绝大多数路由器的登录地址，进行账号密码的配置以及Mac地址过滤

IP地址 - 是**互联网中的唯一标识**，用于定位到具体某一台设备。  
IP地址本质上是由**32位（四个字节）二进制组成的整数**，叫做**IPv4**，当然也有**128位（8个字节）二进制组成的整数**，叫做**IPv6**，目前主流的还是IPv4.  
日常生活中采用**点分十进制**表示法**进行IP地址的描述**，也就是将每个字节的二进制转换为一个十进制整数，不同的十进制整数之间采用小数点隔开。  
如：  
0x01020304 => 1.2.3.4 ==》01算一位，02算一位。。。

### 2.3 端口号(重点) ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

IP地址 - 可以定位到具体某一台**设备**。  
端口号 - 可以 定位到具体某一个**进程**。  
网络编程需要提供：**IP地址 + 端口号**。

端口号本质上是由**16位二进制组成的整数**，表示的范围：0 ~ 65535，其中0 ~ 1024之间的端口号通常被系统占用，因此开发中从1025开始使用。

**重点留意：IP地址找设备，端口号找进程**

## 3.基于tcp协议的编程模型(重点) ##

### 3.1 编程模型 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

### 服务器：（serversocket类） ###

(1)**创建**ServerSocket类型的**对象**并**提供端口号**；  
(2)等待客户端的连接请求，调用accept方法；  
(3)使用输入输出流进行通信；  
(4)关闭Socket；  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

### 客户端：（socket类） ###

(1)创建Socket类型的对象并提供服务器的IP地址和端口号；  
(2)使用输入输出流进行通信；  
(3)关闭Socket；  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]

### 相关的类： ###

### 作业： ###

1.重点掌握线程同步的代码 和 基于tcp协议编程模型的代码。  
2.使用基于tcp协议的编程模型实现将User类型的对象由客户端发送给服务器并打印。  
其中User类的特征有：用户名、密码。  
3.复习所有内容准备阶段考试。

**作业代码：**  
[https://shimo.im/docs/cCJjgrwCH63Yr8qG][DEMO_DEMO1]

搞定！！！

日子是自己的，要靠自己不断的摸索出属于自己的经验，什么所谓的大道理都是别人嘴里说出来的。要靠自己的经验，去走自己接下来的路。  
加油，祝祝。step by step.

[DEMO_DEMO1]: https://shimo.im/docs/cCJjgrwCH63Yr8qG
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/202105312041305.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210531204152914.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210531210417652.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3,size_16,color_FFFFFF,t_70
[2021053121223046.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2021053121223046.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210531212446129.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20210531212755892.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210531212755892.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210531213239747.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjU2MDc3,size_16,color_FFFFFF,t_70
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