JavaWeb入门 - 你必须知道的预备知识

大家好，我是一只学弱狗，记录学习的点点滴滴！

优质文章

  • 一张黄图的故事
  • JavaSE练习项目
  • 我是菜鸟、我小试牛刀
  • linux指令太多记不住？小白看这篇就够了！

优质专栏

  • 数据库就该这样学
  • 爪哇外步篇

写在前面

非常高兴迈入了JavaEE的学习，对Java Web的开发也充满着无限的期待，从今天起，我将不断的和大家分享学习经验和所思所感，从JavaWeb基础到Spring框架、互联网架构、微服务架构和分布式，记录自己的成长，同时也希望对大家有所帮助。

通过本文，你可以学到什么？

  • 什么是JavaSE? 什么是Java EE？什么是Java Web？
  • 网络通信的三要素是什么？
  • 什么是TCP/IP协议？什么是TCP协议？什么是UDP协议？HTTP协议又是什么？它们有怎样的区别和联系？
  • Windows操作系统下如何查看本机的IP地址及各个应用程序的端口号？
  • 什么是URL、URI和URN，其区别是什么？
  • HTTP协议的请求消息数据格式和响应消息数据格式分别是怎样的？

JavaSE、JavaEE和Java Web

JavaSE

是Java Standard Edition的缩写，即Java标准版，可开发一般的Java程序，例如桌面程序，可看做是JavaEE的子集

JavaEE

是Java Enterprise Edition的缩写，即Java企业版，是在JavaSE的基础上构建的，它提供了Web服务、组件模型、管理和通信API，以实现企业级的面向服务体系结构和Web应用程序，泛指Java语言在企业级开发中使用的技术规范的总和

Java Web

是用Java技术来解决相关Web互联网领域的技术总和，Web包括：服务器和客户端两部分，Java在客户端的应用有Java Applet，在服务器端的应用有Servlet、JSP和第三方框架等等，Java技术对Web领域的发展注入了强大的动力，Java的Web框架虽各不相同，但也都是遵循特定的路数的，使用Servlet或者Filter拦截请求，使用MVC的思想设计架构，使用约定XML或Annotation实现配置，运用Java面向对象的特点，面向对象实现请求和响应的流程，支持Jsp，Freemarker等视图。

网络通信三要素

  1. IP：指IP地址，是电子设备在网络中的唯一标识
  2. 端口：应用程序在计算机中的唯一标识
  3. 传输协议：规定数据传输的规则

TCP/IP协议、TCP协议、UDP协议和HTTP协议

TCP/IP协议

又名网络通讯协议，即传输控制协议/互联网协议，是一个网络通信模型，以及整个网络通信协议家族，是Internet最基本的协议，是一个协议簇，包含应用层、传输层、网际层和网络接口

TCP协议

概念

是Transmission Control Protocol 的缩写，即传输控制协议，是面向连接的协议， 可靠的，基于字节流的传输层通信协议

TCP报文格式

序号seq用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记
确认号ack只有当ACK标志位为1时，确认序号才有效，ack=seq+1
标志位URG紧急指针有效
标志位ACK确认序号有效
标志位PSH接收方应该尽快将这个报文交给应用层
标志位RST重置连接
标志位SYN发起一个新连接
标志位FIN释放一个连接
三次握手

第一次握手：客户端向服务器端发送请求报文，其中同步序列编号SYN=1，序号seq=x（表明传送数据时的第一个数据字节的序号是x）,进入SYN-SENT（同步已发送状态）状态，等待服务器确认。
第二次握手：服务器端收到客户端发来的请求，如果同意建立连接，就发回一个确认报文，该报文中标志位SYN=1，序号seq=y，标志位ACK=1，确认序号ack=x+1，此时服务器端进入SYN-RCVD（同步收到）状态。
第三次握手：客户端收到服务器端确认报文后，还需要向服务器给出确认，seq=x+1，发送确认包ACK=1，ack=y+1，客户端进入ESTABLESHED（已连接状态），当服务端收到确认后，也进入ESTABLISHED状态，进而完成三次握手，

为什么需要三次握手，而不是两次？

因为TCP协议必须保证通信双方都有能力发送信息并且接受响应，第一次握手，当客户端发送给服务器时，服务器知道客户端的发送是正常的，服务器的接收也是正常的。

第二次握手，当服务器发送给客户端信息时，客户端知道自己的发送和接受都是正常的，也说明客户端知道了服务器端的发送和接收都是正常的。

第三次当客户端再发送给服务器的确认报文的时候，服务器就知道了自己的发送是正常的，同时客户端的接受也是正常的。

四次挥手

第一次挥手：客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据，标志位FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），客户端进入FIN-WAIT-1状态。
第二次挥手：服务器端收到连接释放报文，发出确认报文，标志位ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时服务器就进入了CLOSE-WAIT状态，TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器端的方向释放了，此时处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是若服务器端发送数据，客户端仍然需要接受，当客户端收到服务器的确认信息后，客户端进入FIN-WAIT-2状态。
第三次挥手：服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器端很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号seq为w，此时服务器就进入了LAST-ACK状态，等待客户端的确认。
第四次挥手：客户端收到服务器端的连接释放报文后，必须发出确认，标志位ACK=1，ack=w+1，此时客户端进入了TIME-WAIT（时间等待）状态，此时TCP连接仍还未释放，必须经过2MSL的时间后，当客户端撤销TCB后，才进入CLOSED状态，当服务端收到确认信息后，进入CLOSED状态。

为什么需要四次挥手，而不是三次？

首先，三次握手，其实也是四次，只是将第二步和第三步做了一个合并，所以变成了三次，然而挥手不行，因为当客户端向服务端发送FIN报文的时候，仅仅表示客户端不再发送数据，但是还能接受数据，服务器收到客户端的FIN报文后，先回一个ACK应答报文，而服务器可能还有数据需要处理和发送，只有等到服务端不再发送数据时才发送FIN给客户端，表示同意关闭连接，故不能和三次握手的时候一样进行合并。

最后为什么要等待一个两倍的msl时间而不能直接关闭？

MSL（Maximum Segment Lifetime），指报文最大的生存时间，任何报文在网络上存在的时间超过这个时间的话，将会被丢弃，报文一来一回刚好是两倍的MSL，如果服务端没有收到客户端最后ACK报文，那超时后服务器端会重发FIN报文，那么当客户端再次接受到这个重传的FIN报文之后会再次发送ACK，若此时服务端收到客户端发来的ACK后就不会再发送任何消息，因此客户端为了服务端能收到ACK报文，必须等待一段时间，最坏情况下就是ACK的最大存活时间+FIN消息的最大存活时间，刚好是2MSL。另一个重要的原因，如果网络中有一个迟到的数据包没有被服务端接收，断开连接后，客户端又在相同的端口与服务器进行了一个新的连接，此时迟到的数据包到达服务端，那这个数据包就会让服务端以为是新的客户端发送过来的消息，因此，在经过2MSL时间后，足以让两个方向的数据都被丢弃，这样新的连接就不会接受过期的数据报文。

UDP协议

是User Data Protocol的缩写，即用户数据报协议，是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，故不需要维护连接状态，可同时向多个客户端传送信息，无法得知数据是否完全完整到达目的端

HTTP协议

概念：超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocal）
作用：定义了客户端和服务器端通信时，发送数据的格式，说的简单一点，由于市面上的浏览器众多，各个浏览器都有自己的请求消息和响应的格式，对于服务器而言，就需要判断该请求由哪个浏览器发出，并根据浏览器做出相应的响应，对于服务器而言，势必会增加诸多的压力，故提出了HTTP协议。
特点：

  1. 无连接：限制每次连接只处理一个请求，服务器端处理完客户端的请求并收到客户端的应答后，即断开连接，但HTTP1.1版本后不会立即关闭连接。
  2. 无状态：指协议对于事务处理没有记忆能力，服务器端不知道客户端是什么状态，即服务器接收到客户端的请求并响应后，不会记录任何信息。
  3. 灵活：允许传输任意类型的数据对象。

交互流程：

  1. 客户端和服务器端建立连接
  2. 客户端发送请求到服务器端
  3. 服务器端接收到请求后，进行处理，将处理结果响应给客户端
  4. 关闭连接
三者的区别

TCP和UDP是传输层的协议，而HTTP是应用层协议。

Dos常见命令

  1. ipconfig：查看本机IP地址
  2. netstat -an：查看TCP和UDP端口信息

URI、URL和URN

  • URI（Uniform Resource Identifier）：统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源，可以分为URL、URN或两者都是。
  • URL（Uniform Resource Locator）：统一资源定位符，是一种具体的URI，是URI的子集，除了确认一个资源，还提供一种定位该资源的主要访问机制，即URL可以用来标识一个资源，还可指明如何定位这个资源。
  • URN（Uniform Resource Name）:统一资源命名：通过名字来标识资源

请求消息数据格式

  1. 请求行：包含请求方法、请求URL和请求协议版本
  2. 请求头：格式为请求头名称：请求头值，客户端浏览器告诉服务器一些信息。比如User-Agent：浏览器版本信息；Accept：客户端可识别的内容类型列表；Connection：keep-alive，连接可以被复用；Referer：告诉服务器当前请求从哪里来，作用是防盗链或做统计工作
  3. 请求空行：通知服务器一下不再有请求头，分割POST请求的请求头和请求体的
  4. 请求体（正文）：封装POST请求消息的请求参数的

常见请求方式

请求方式描述
GETGET方式请求参数在请求行中，即URL后，请求的URL长度是有限制的，不太安全
POST向指定资源提交数据进行数据请求（提交表单或上传文件），数据被包含在请求体中，请求的URL长度没有限制，POST请求可能会导致新的资源的建立或已有资源的修改，相对安全
HEAD类似于GET请求，只不过返回的响应中没有具体内容，用于获取报头
PUT从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容
DELETE请求服务器删除指定的页面
CONNECTHTTP1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器
OPTIONS允许客户端查看服务器的性能
TRACE回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断

响应消息数据格式

  1. 响应行：包含HTTP协议版本，状态码和状态码的文本描述，通过提供一个状态码来说明所请求的资源情况
  2. 消息头：服务器信息等。Content-type：服务器告诉客户端本次响应体数据格式以及编码格式；Content-disposition：服务器告诉客户端以什么样的格式打开响应体数据，默认值是in-line，在当前页面内打开，attachment；filename=xxx：以附件形式打开响应体，文件下载；
  3. 响应空行：通知服务器一下不再有消息头
  4. 响应体：传输的数据

常见响应状态代码和状态描述

状态码状态描述
1xx服务器接收客户端消息，但没有接收完成，等待一段时间后，发送1xx的状态码
2xx成功。代表：200
3xx重定向。代表：302（重定向），304（访问缓存）
4xx客户端错误。代表：404（请求路径没有对应的资源）405（请求方式没有对应的方法）
5xx服务器端错误。代表：500：服务器内部出现异常

知识点回顾

      • JavaSE、JavaEE和Java Web
        • JavaSE
        • JavaEE
        • Java Web
      • 网络通信三要素
      • TCP/IP协议、TCP协议、UDP协议和HTTP协议
        • TCP/IP协议
        • TCP协议
          • 概念
          • TCP报文格式
          • 三次握手
          • 为什么需要三次握手，而不是两次？
          • 四次挥手
          • 为什么需要四次挥手，而不是三次？
          • 最后为什么要等待一个两倍的msl时间而不能直接关闭？
          • UDP协议
          • HTTP协议
          • 三者的区别
        • Dos常见命令
        • URI、URL和URN
        • 请求消息数据格式
        • 常见请求方式
        • 响应消息数据格式
        • 常见响应状态代码和状态描述

JavaWeb入门 - 你必须知道的预备知识

大家好，我是一只学弱狗，记录学习的点点滴滴！

优质文章

  • 一张黄图的故事
  • JavaSE练习项目
  • 我是菜鸟、我小试牛刀
  • linux指令太多记不住？小白看这篇就够了！

优质专栏

  • 数据库就该这样学
  • 爪哇外步篇

写在前面

非常高兴迈入了JavaEE的学习，对Java Web的开发也充满着无限的期待，从今天起，我将不断的和大家分享学习经验和所思所感，从JavaWeb基础到Spring框架、互联网架构、微服务架构和分布式，记录自己的成长，同时也希望对大家有所帮助。

通过本文，你可以学到什么？

  • 什么是JavaSE? 什么是Java EE？什么是Java Web？
  • 网络通信的三要素是什么？
  • 什么是TCP/IP协议？什么是TCP协议？什么是UDP协议？HTTP协议又是什么？它们有怎样的区别和联系？
  • Windows操作系统下如何查看本机的IP地址及各个应用程序的端口号？
  • 什么是URL、URI和URN，其区别是什么？
  • HTTP协议的请求消息数据格式和响应消息数据格式分别是怎样的？

JavaSE、JavaEE和Java Web

JavaSE

是Java Standard Edition的缩写，即Java标准版，可开发一般的Java程序，例如桌面程序，可看做是JavaEE的子集

JavaEE

是Java Enterprise Edition的缩写，即Java企业版，是在JavaSE的基础上构建的，它提供了Web服务、组件模型、管理和通信API，以实现企业级的面向服务体系结构和Web应用程序，泛指Java语言在企业级开发中使用的技术规范的总和

Java Web

是用Java技术来解决相关Web互联网领域的技术总和，Web包括：服务器和客户端两部分，Java在客户端的应用有Java Applet，在服务器端的应用有Servlet、JSP和第三方框架等等，Java技术对Web领域的发展注入了强大的动力，Java的Web框架虽各不相同，但也都是遵循特定的路数的，使用Servlet或者Filter拦截请求，使用MVC的思想设计架构，使用约定XML或Annotation实现配置，运用Java面向对象的特点，面向对象实现请求和响应的流程，支持Jsp，Freemarker等视图。

网络通信三要素

  1. IP：指IP地址，是电子设备在网络中的唯一标识
  2. 端口：应用程序在计算机中的唯一标识
  3. 传输协议：规定数据传输的规则

TCP/IP协议、TCP协议、UDP协议和HTTP协议

TCP/IP协议

又名网络通讯协议，即传输控制协议/互联网协议，是一个网络通信模型，以及整个网络通信协议家族，是Internet最基本的协议，是一个协议簇，包含应用层、传输层、网际层和网络接口

TCP协议

概念

是Transmission Control Protocol 的缩写，即传输控制协议，是面向连接的协议， 可靠的，基于字节流的传输层通信协议

TCP报文格式

序号seq用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记
确认号ack只有当ACK标志位为1时，确认序号才有效，ack=seq+1
标志位URG紧急指针有效
标志位ACK确认序号有效
标志位PSH接收方应该尽快将这个报文交给应用层
标志位RST重置连接
标志位SYN发起一个新连接
标志位FIN释放一个连接
三次握手

第一次握手：客户端向服务器端发送请求报文，其中同步序列编号SYN=1，序号seq=x（表明传送数据时的第一个数据字节的序号是x）,进入SYN-SENT（同步已发送状态）状态，等待服务器确认。
第二次握手：服务器端收到客户端发来的请求，如果同意建立连接，就发回一个确认报文，该报文中标志位SYN=1，序号seq=y，标志位ACK=1，确认序号ack=x+1，此时服务器端进入SYN-RCVD（同步收到）状态。
第三次握手：客户端收到服务器端确认报文后，还需要向服务器给出确认，seq=x+1，发送确认包ACK=1，ack=y+1，客户端进入ESTABLESHED（已连接状态），当服务端收到确认后，也进入ESTABLISHED状态，进而完成三次握手，

为什么需要三次握手，而不是两次？

因为TCP协议必须保证通信双方都有能力发送信息并且接受响应，第一次握手，当客户端发送给服务器时，服务器知道客户端的发送是正常的，服务器的接收也是正常的。

第二次握手，当服务器发送给客户端信息时，客户端知道自己的发送和接受都是正常的，也说明客户端知道了服务器端的发送和接收都是正常的。

第三次当客户端再发送给服务器的确认报文的时候，服务器就知道了自己的发送是正常的，同时客户端的接受也是正常的。

四次挥手

第一次挥手：客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据，标志位FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），客户端进入FIN-WAIT-1状态。
第二次挥手：服务器端收到连接释放报文，发出确认报文，标志位ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时服务器就进入了CLOSE-WAIT状态，TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器端的方向释放了，此时处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是若服务器端发送数据，客户端仍然需要接受，当客户端收到服务器的确认信息后，客户端进入FIN-WAIT-2状态。
第三次挥手：服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器端很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号seq为w，此时服务器就进入了LAST-ACK状态，等待客户端的确认。
第四次挥手：客户端收到服务器端的连接释放报文后，必须发出确认，标志位ACK=1，ack=w+1，此时客户端进入了TIME-WAIT（时间等待）状态，此时TCP连接仍还未释放，必须经过2MSL的时间后，当客户端撤销TCB后，才进入CLOSED状态，当服务端收到确认信息后，进入CLOSED状态。

为什么需要四次挥手，而不是三次？

首先，三次握手，其实也是四次，只是将第二步和第三步做了一个合并，所以变成了三次，然而挥手不行，因为当客户端向服务端发送FIN报文的时候，仅仅表示客户端不再发送数据，但是还能接受数据，服务器收到客户端的FIN报文后，先回一个ACK应答报文，而服务器可能还有数据需要处理和发送，只有等到服务端不再发送数据时才发送FIN给客户端，表示同意关闭连接，故不能和三次握手的时候一样进行合并。

最后为什么要等待一个两倍的msl时间而不能直接关闭？

MSL（Maximum Segment Lifetime），指报文最大的生存时间，任何报文在网络上存在的时间超过这个时间的话，将会被丢弃，报文一来一回刚好是两倍的MSL，如果服务端没有收到客户端最后ACK报文，那超时后服务器端会重发FIN报文，那么当客户端再次接受到这个重传的FIN报文之后会再次发送ACK，若此时服务端收到客户端发来的ACK后就不会再发送任何消息，因此客户端为了服务端能收到ACK报文，必须等待一段时间，最坏情况下就是ACK的最大存活时间+FIN消息的最大存活时间，刚好是2MSL。另一个重要的原因，如果网络中有一个迟到的数据包没有被服务端接收，断开连接后，客户端又在相同的端口与服务器进行了一个新的连接，此时迟到的数据包到达服务端，那这个数据包就会让服务端以为是新的客户端发送过来的消息，因此，在经过2MSL时间后，足以让两个方向的数据都被丢弃，这样新的连接就不会接受过期的数据报文。

UDP协议

是User Data Protocol的缩写，即用户数据报协议，是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，故不需要维护连接状态，可同时向多个客户端传送信息，无法得知数据是否完全完整到达目的端

HTTP协议

概念：超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocal）
作用：定义了客户端和服务器端通信时，发送数据的格式，说的简单一点，由于市面上的浏览器众多，各个浏览器都有自己的请求消息和响应的格式，对于服务器而言，就需要判断该请求由哪个浏览器发出，并根据浏览器做出相应的响应，对于服务器而言，势必会增加诸多的压力，故提出了HTTP协议。
特点：

  1. 无连接：限制每次连接只处理一个请求，服务器端处理完客户端的请求并收到客户端的应答后，即断开连接，但HTTP1.1版本后不会立即关闭连接。
  2. 无状态：指协议对于事务处理没有记忆能力，服务器端不知道客户端是什么状态，即服务器接收到客户端的请求并响应后，不会记录任何信息。
  3. 灵活：允许传输任意类型的数据对象。

交互流程：

  1. 客户端和服务器端建立连接
  2. 客户端发送请求到服务器端
  3. 服务器端接收到请求后，进行处理，将处理结果响应给客户端
  4. 关闭连接
三者的区别

TCP和UDP是传输层的协议，而HTTP是应用层协议。

Dos常见命令

  1. ipconfig：查看本机IP地址
  2. netstat -an：查看TCP和UDP端口信息

URI、URL和URN

  • URI（Uniform Resource Identifier）：统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源，可以分为URL、URN或两者都是。
  • URL（Uniform Resource Locator）：统一资源定位符，是一种具体的URI，是URI的子集，除了确认一个资源，还提供一种定位该资源的主要访问机制，即URL可以用来标识一个资源，还可指明如何定位这个资源。
  • URN（Uniform Resource Name）:统一资源命名：通过名字来标识资源

请求消息数据格式

  1. 请求行：包含请求方法、请求URL和请求协议版本
  2. 请求头：格式为请求头名称：请求头值，客户端浏览器告诉服务器一些信息。比如User-Agent：浏览器版本信息；Accept：客户端可识别的内容类型列表；Connection：keep-alive，连接可以被复用；Referer：告诉服务器当前请求从哪里来，作用是防盗链或做统计工作
  3. 请求空行：通知服务器一下不再有请求头，分割POST请求的请求头和请求体的
  4. 请求体（正文）：封装POST请求消息的请求参数的

常见请求方式

请求方式描述
GETGET方式请求参数在请求行中，即URL后，请求的URL长度是有限制的，不太安全
POST向指定资源提交数据进行数据请求（提交表单或上传文件），数据被包含在请求体中，请求的URL长度没有限制，POST请求可能会导致新的资源的建立或已有资源的修改，相对安全
HEAD类似于GET请求，只不过返回的响应中没有具体内容，用于获取报头
PUT从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容
DELETE请求服务器删除指定的页面
CONNECTHTTP1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器
OPTIONS允许客户端查看服务器的性能
TRACE回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断

响应消息数据格式

  1. 响应行：包含HTTP协议版本，状态码和状态码的文本描述，通过提供一个状态码来说明所请求的资源情况
  2. 消息头：服务器信息等。Content-type：服务器告诉客户端本次响应体数据格式以及编码格式；Content-disposition：服务器告诉客户端以什么样的格式打开响应体数据，默认值是in-line，在当前页面内打开，attachment；filename=xxx：以附件形式打开响应体，文件下载；
  3. 响应空行：通知服务器一下不再有消息头
  4. 响应体：传输的数据

常见响应状态代码和状态描述

状态码状态描述
1xx服务器接收客户端消息，但没有接收完成，等待一段时间后，发送1xx的状态码
2xx成功。代表：200
3xx重定向。代表：302（重定向），304（访问缓存）
4xx客户端错误。代表：404（请求路径没有对应的资源）405（请求方式没有对应的方法）
5xx服务器端错误。代表：500：服务器内部出现异常

知识点回顾

      • JavaSE、JavaEE和Java Web
        • JavaSE
        • JavaEE
        • Java Web
      • 网络通信三要素
      • TCP/IP协议、TCP协议、UDP协议和HTTP协议
        • TCP/IP协议
        • TCP协议
          • 概念
          • TCP报文格式
          • 三次握手
          • 为什么需要三次握手，而不是两次？
          • 四次挥手
          • 为什么需要四次挥手，而不是三次？
          • 最后为什么要等待一个两倍的msl时间而不能直接关闭？
          • UDP协议
          • HTTP协议
          • 三者的区别
        • Dos常见命令
        • URI、URL和URN
        • 请求消息数据格式
        • 常见请求方式
        • 响应消息数据格式
        • 常见响应状态代码和状态描述