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网络编程学习笔记❤️
网络编程
1.1、概述：
计算机网络：
- 是指将地理位置不同的具有 独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
网络编程：
- 在网络通信协议下，实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换
网络编程的目的：
- 传播交流信息，数据交换，通信。
想要达到这个效果需要什么：
- 如何准确的定位网络上的一台主机端口，定位到这个计算机上的某个资源。
- 找到了这个主机，该如何传输数据？
javaweb: 网页编程 B/S
网络编程： TCP/IP C/S
1.2、网络通信的要素
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规则：网络通信的协议
TCP/IP参考模型：
OSI中的层 功能 TCP/IP协议族 应用层 文件传输、电子邮件、文件服务、虚拟终端 TFTP、HTTP、SNNP、FTP、SMTP、DNS、Telnet 表示层 数据格式化、代码转换、数据加密 没有协议 会话层 解除或建立与别的接点的联系 没有协议 传输层 提供端对端的接口 TCP、UDP 网络层 为数据包选择路由 IP、ICMP、RIP、OSPF、BGP、ICMP 数据链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能 SLIP、CSLIP、PPP、ARP、RARP、MTU 物理层 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据 ISO2110、IEEE802、IEEE802.2 -
网络编程中的要素
- IP和端口号
- 网络通信协议
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网络编程中两个主要的问题
- 如何准确的定位到网络上的一台或者多台主机
- 找到主机之后如何进行通信
1.2.1、 IP地址
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定义：
要想让网络中的计算机能够互相通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识号来指定接收数据的计算机和识别发送的计算机，而IP地址就是这个标识号，也就是设备的标识。
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ip地址操作类：IntAddress
- InetAddress类概述:
一个该类的对象就代表一个IP地址对象。 - InetAddress类成员方法：
static InetAddress getLocalHost()
- InetAddress类概述:
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127.0.0.1：本机localhost
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IP地址分类
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IPv4/IPv6
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IPV4 ： 127.0.0.1 , 4个字节组成 ， 0~255， 总共42亿；30亿都在北美，亚洲只有4亿。2011年用尽 ，IPV4是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。 按照TCP/IP规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit,也就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是 “1100000 1010100 00000001 01000010* , 这么长的地址,处理起来也太费劲了。为了方便使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号".“分隔不同的字节。于是，上面的IP地址可以表示为 “192.168.1.66” 。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”,这显然比1和0容易记忆得多。
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IPV6：由于互联网的蓬勃发展, IP地址的需求量愈来愈大,但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。为了扩大地址空间，通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组, 分成8组十六进制数，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题
如（ fe80::fc35:361d:cf06:30a0%20），128位，8个无符号整数构成
IPV6写法：2022:jli2:ij28:oi98:12yj:0000:1230- 1
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公网(互联网)ip / 私网(局域网)ip
- 192.168.xx.xx属于局域网专门给组织机构使用的
- ABCD类地址
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域名：记忆IP问题
- IP地址操作类相关的代码
package com.yu.lesson01; import java.net.InetAddress; import java.net.UnknownHostException; //测试IP public class TestInetAddress { public static void main(String[] args) { try { //查询本机地址 InetAddress inetAddress1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1"); System.out.println(inetAddress1); InetAddress inetAddress3 = InetAddress.getByName("localhost"); System.out.println(inetAddress3); InetAddress inetAddress4 = InetAddress.getLocalHost(); System.out.println(inetAddress4); //查询网站ip地址 InetAddress inetAddress2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com"); System.out.println(inetAddress2); //常用方法 System.out.println(inetAddress2.getAddress()); System.out.println(inetAddress2.getCanonicalHostName());//规范的名字 System.out.println(inetAddress2.getHostAddress());//ip System.out.println(inetAddress2.getHostName());//域名，或者自己电脑的名字 } catch (UnknownHostException e) { e.printStackTrace(); } } }- 1
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1.2.2、端口
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定义：
最初，端口是计算机上的一个物理接口（USB应该也算），通过这个接口，外部设备可以连接到计算机，如果把计算机比作一个国度的话，那么端口（port）就是码头，通过这个码头，从外地来的船只的货物（外部设备的信息）可以到达本国，而且本国的出口货物（计算机产生的信息）也可以通过船只（可以理解为连接线）到达另一个国度。在计算机网络领域，端口也可以比作为码头，通过这个码头，计算机可以与互联网（除本机外的所有世界上所有联网设备）进行交互。
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端口表示计算机上的一个程序的进程：
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不同的进程有不同的端口号。用来区分软件。
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端口被规定0~65535
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TCP,UDP：65535*2 单个协议下，端口号不能冲突。
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端口分类：
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公有端口 0~1023
- HTTP：80
- HTTPS: 443
- FTP: 21
- Telent：23
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程序注册端口：1024~49151，分配用户或者程序
- Tomcat：8080
- MySQL：3306
- Oracle：1521
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动态、私有：49152~65535
常用的网络DOS命令： netstat -ano 查看所有的端口 netstat -ano|findstr"" 查看指定的端口 tasklist|findstr "" 查看指定的端口的进程- 1
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常用的端口代码
package com.yu.lesson01; import java.net.InetSocketAddress; public class TestInetSocketAddress { public static void main(String[] args) { InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080); InetSocketAddress socketAddress2 = new InetSocketAddress("localhost", 8080); System.out.println(socketAddress); System.out.println(socketAddress2); System.out.println(socketAddress.getAddress()); System.out.println(socketAddress.getHostName());//地址 System.out.println(socketAddress.getPort());//端口 } }- 1
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1.2.3、通信协议
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定义：
通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的数据通信系统，要使其能协同工作实现信息交换和资源共享，它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。这个规则就是通信协议。
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网络通信协议：速率、传输码率、代码结构、传输控制…
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TCP/IP协议族
- TCP: 用户传输协议
- UDP:用户数据报协议
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TCP与UDP的对比
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TCP：比喻为打电话(连接稳定)传输控制协议 (Transmission Control Protocol)
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TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据,它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求,每次连接的创建都需要经过"三次握手”
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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,以保证连接的可靠
第一次握手：客户端向服务器端发出连接请求，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, 通知客户端收到了连接请求
第三次握手：客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接 -
完成三次握手,连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性,TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛。例如.上传文件、下载文件、 浏览网页等
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UDP:比喻为发短信(不连接，不稳定)
- 用户数据报协议(User Datagram Protocol)
- UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外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，同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。
由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输 - 例如视频会议通常采用UDP协议, 因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包， 也不会对接收结果产生太大影响。但是在使用UDP协议传送数据时,由于UDP的面向无连接性,不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。
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1.2.3.1、TCP
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TCP通信原理：
TCP通信协议是一种可靠的网络协议,它在通信的两端各建立-个Socket对象,从而在通信的两端形成网络虚拟链路,一旦建立 了虚拟的网络链路,两端的程序就可以通过虚拟链路进行通信
Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装，使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过Socket产生0流来进行网络通信
Java为客户端提供了Socket类,为服务器端提供了ServerSocket类 -
TCP中相应代码
客户端：
- 连接服务器Scoket
- 发送消息
package com.yu.lesson02; import java.io.IOException; import java.io.OutputStream; import java.net.InetAddress; import java.net.Socket; import java.net.UnknownHostException; //客户端 public class TcpClientDemo01 { public static void main(String[] args) { Socket socket = null; OutputStream os = null; try { //1.要知道服务器的地址,端口号 InetAddress serverIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1"); int port = 9999; //2、创建一个socket连接 socket = new Socket(serverIP,port); //3.发送消息IO流 os = socket.getOutputStream(); os.write("你好".getBytes()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }finally { if (os!=null){ try { os.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (socket!=null){ try { socket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } }- 1
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服务器：
- 建立服务的端口ServerSocket
- 等待用户的链接accpet
- 接收用户的消息
package com.yu.lesson02; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; //服务端 public class TcpServerDemo01 { public static void main(String[] args) { ServerSocket serverSocket = null; Socket socket = null; InputStream is = null; ByteArrayOutputStream baos = null; try { //1.新建一个地址 serverSocket = new ServerSocket(9999); //2.等待客户端连接过来 while (true){ socket = serverSocket.accept(); //3.读取客户端的消息 is = socket.getInputStream(); //管道流 baos = new ByteArrayOutputStream(); byte[] buffer = new byte[1024]; int len; while ((len=is.read(buffer))!=-1){ baos.write(buffer,0,len); } System.out.println(baos.toString()); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { //关闭资源 if(baos!=null){ try { baos.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (is!=null){ try { is.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (socket!=null){ try { socket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (serverSocket!=null){ try { serverSocket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } }- 1
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TCP文件上传：
服务器端
package com.yu.lesson02; import java.io.*; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; //服务端 public class TcpServerDemo02 { public static void main(String[] args) throws IOException { //1.创建服务 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000); //2.监听客户端的链接 Socket socket = serverSocket.accept();//阻塞式监听，会一直等待客户端连接 //3.获取输入流 InputStream is = socket.getInputStream(); //4.文件输出 FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("receive.jpg")); byte[] buffer = new byte[1024]; int len; while ((len=is.read(buffer))!=-1){ fos.write(buffer,0,len); } //通知客户端我接收完毕了 OutputStream os = socket.getOutputStream(); os.write("我接受完毕了，你可以断开".getBytes()); //5.释放资源 fos.close(); is.close(); socket.close(); serverSocket.close(); } }- 1
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客户端：
package com.yu.lesson02; import java.io.*; import java.net.InetAddress; import java.net.Socket; //客户端 public class TcpClientDemo02 { public static void main(String[] args) throws Exception{ //1.创建一个客户端连接 Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9000); //2.创建一个输出流 OutputStream os = socket.getOutputStream(); //3.文件流 FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("C:\\Users\\86132\\Desktop\\header.jpg")); //4.写出文件 byte[] buffer = new byte[1024]; int len; while ((len=fis.read(buffer))!=-1){ os.write(buffer,0,len); } //通知服务器，结束 socket.shutdownOutput(); //确定服务器接收完毕，才能够断开连接 InputStream inputStream = socket.getInputStream(); ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); byte[] buffer2 = new byte[2014]; int len2; while ((len2=inputStream.read(buffer2))!=-1){ baos.write(buffer2,0,len2); } System.out.println(baos.toString()); //5.释放资源 baos.close(); inputStream.close(); fis.close(); os.close(); socket.close(); } }- 1
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1.2.3.2、UDP
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UDP通信原理
UDP协议是一种不可靠的网络协议， 它在通信的两端各建立一个Socket对象, 但是这两个Socket只是发送，接收数据的对象因此对于基于UDP协议的通信双方而言,没有所谓的客户端和服务器的概念
Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket -
UDP相关代码
发送端
package com.yu.lesson03; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetAddress; import java.net.SocketException; //不需要连接服务器 public class UdpClientDemo01 { public static void main(String[] args) throws Exception { //1.建立一个Socket DatagramSocket socket = new DatagramSocket(); //2.建个包 String msg = "你好，服务器"; //发送对象 InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost"); int port = 9999; //数据，数据的长度起始 DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, localhost, port); //3.发送包 socket.send(packet); //4.释放资源 socket.close(); } }- 1
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接收端：
package com.yu.lesson03; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.SocketException; //等待客户端的链接 public class UdpServerDemo01 { public static void main(String[] args) throws Exception { //开放端口 DatagramSocket socket = new DatagramSocket(); //接收数据包 byte[] buffer = new byte[1024]; DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length); socket.receive(packet);//阻塞接收 System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress()); System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength())); //释放资源 socket.close(); } }- 1
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UDP聊天实现
循环发送消息
package com.yu.chat; import java.io.BufferedReader; import java.io.InputStreamReader; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetSocketAddress; import java.net.SocketException; public class UdpSenderDemo01 { public static void main(String[] args) throws Exception { DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888); //准备数据：控制台读取 System.in BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); while (true){ String data = reader.readLine(); byte[] datas = data.getBytes(); DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas,0,datas.length,new InetSocketAddress("localhost",6666)); socket.send(packet); if (data.equals("bye")){ break; } } socket.close(); } }- 1
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循环接收消息
package com.yu.chat; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.SocketException; public class UdpReceiveDemo01 { public static void main(String[] args) throws Exception { DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666); while (true){ //准备接收包 byte[] container = new byte[1024]; DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container,0,container.length); socket.receive(packet);// //断开连接 byte[] data = packet.getData(); String receivedata = new String(data, 0, data.length); System.out.println(receivedata); if(receivedata.equals("bye")){ break; } } socket.close(); } }- 1
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在线咨询：两个人都可以是发送方，也都可以是接收方！
发送消息
package com.yu.chat; import java.io.BufferedReader; import java.io.InputStreamReader; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetSocketAddress; public class TalkSend implements Runnable { DatagramSocket socket = null; BufferedReader reader = null; private int fromPort; private String toIP; private int toPort; public TalkSend(int fromPort, String toIP, int toPort) { this.fromPort = fromPort; this.toIP = toIP; this.toPort = toPort; try { socket = new DatagramSocket(fromPort); reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } @Override public void run() { while (true){ try { String data = reader.readLine(); byte[] datas = data.getBytes(); DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas,0,datas.length,new InetSocketAddress(this.toIP,this.toPort)); socket.send(packet); if (data.equals("bye")){ break; } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } socket.close(); } } }- 1
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接收消息
package com.yu.chat; import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.SocketException; public class TalkRecieveDemo01 implements Runnable{ DatagramSocket socket = null; private int port; private String msgFrom; public TalkRecieveDemo01(int port,String msgFrom) { this.port = port; this.msgFrom = msgFrom; try { socket = new DatagramSocket(port); } catch (SocketException e) { e.printStackTrace(); } } @Override public void run() { while (true){ try { //准备接收包 byte[] container = new byte[1024]; DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container,0,container.length); socket.receive(packet); //断开连接 byte[] data = packet.getData(); String receivedata = new String(data, 0, data.length); System.out.println(msgFrom+"："+receivedata); if(receivedata.equals("bye")){ break; } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } socket.close(); } }- 1
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学生：
package com.yu.chat; public class TalkStudent { public static void main(String[] args) { //开启两个线程 new Thread(new TalkSend(7777,"localhost",9999)).start(); new Thread(new TalkRecieveDemo01(8888,"老师")).start(); } }- 1
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老师：
package com.yu.chat; public class TalkTeacher { public static void main(String[] args) { new Thread(new TalkSend(5555,"localhost",8888)).start(); new Thread(new TalkRecieveDemo01(9999,"学生")).start(); } }- 1
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1.2.3.3、URL
统一资源定位符：定位资源的额，定位互联网的资源
DNS域名解析 www.baidu.com xxx.xxx.xxx
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协议：//ip地址：端口号/项目名/资源
package com.yu.lesson04; import java.net.MalformedURLException; import java.net.URL; public class URLDemo01 { public static void main(String[] args) throws MalformedURLException { //C:\Users\86132\Desktop\tomcat-8.5.82\webapps\ywj URL url = new URL("http://localhost:8080/helloworld/index.jsp?username=ywj&password=123"); System.out.println(url.getProtocol());//协议 System.out.println(url.getHost());//主机ip System.out.println(url.getPort());//端口 System.out.println(url.getPath());//文件 System.out.println(url.getFile());//文件全路径 System.out.println(url.getQuery());//参数 } } package com.yu.lesson04; import java.io.FileOutputStream; import java.io.InputStream; import java.net.HttpURLConnection; import java.net.URL; public class urlDown { public static void main(String[] args) throws Exception { //1.下载地址 URL url = new URL("http://localhost:8080/ywj/Sj.txt"); //2.连接到这个资源 HTTP HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection(); InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream(); FileOutputStream fos = new FileOutputStream("Sj.txt"); byte[] buffer = new byte[1024]; int len; while ((len=inputStream.read(buffer))!=-1){ fos.write(buffer,0,len);//写出这个数据 } fos.close(); inputStream.close(); urlConnection.disconnect();//断开连接 } }- 1
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9.2 链表静态添加和遍历
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