【Java网络编程】二

本文主要介绍了传输层的UDP协议和TCP协议，以及在Java中如何通过Socket套接字实现网络编程（内附UDP和TCP版本的回显服务器代码）

一.网络通信

网络编程，就是写一个应用程序，让这个程序可以使用网络通信，这里就需要调用传输层提供的api了。

严格的来说，两台主机进行通信就是两台主机中的应用进程进行通信。

通信的两端应该是两个主机中的应用进程。

端到端的通信是应用进程之间的通信。

传输层和网络层的区别

网络层为主机之间的通信提供服务；

运输层在网络层的基础上，为应用进程提供通信服务；

二.传输层协议

传输层协议，主要有两个：

1.UDP 用户数据报协议

2.TCP传输控制协议

提供了两套不同的api，也叫做socket 套接字。

UDP和TCP对比：

UDP：无连接，不可靠传输，面向数据报，全双工

TCP：有连接，可靠传输，面向字节流，全双工

注意：

有连接就相当于使用一块内存来保存对端的信息，双方都保存这个信息，此时连接就出现了。

可靠传输，并不是说A发给B的消息百分百能到达，而是A尽可能地把消息传给B，并且在传输失败地时候，A可以感知到，或者传输成功地时候，也可以知道自己成功了

TCp是可靠传输，但是传输效率降低了

UDp是不可靠传输，但传输效率更高

并且这也不意味着，TCP更安全，网络安全更多指的是数据是否容易被黑客截获

面向字节流 VS 面向数据报

TCP 和文件操作类似，都是流式的，而且传输的单位是字节，故称字节流

UDP面向数据报，读写的基本单位是一个UDP数据报

全双工 VS 半双工

全双工：一个通道，可以双向通信（双向车道）

半双工：一个通道，只能单向通信（单向车道）

再比如：网线也是全双工的，通常来说，网线一般有八根铜缆，四四一组，一部分负责一个方向，另一部分则负责另一个方向。

三.UDP数据报协议

Java对于UDP的socket api，有两个核心的类：

1.DatagramSocket

是一个Socket对象 

注意：操作系统，使用文件这样的概念来管理一些软硬件资源

对于网卡（计算机和外界局域网连接的网络设备）  -->  操作系统也是使用 文件 的方式来管理网卡的

表示网卡的这类文件，就是socket文件

Java中的socket对象，就对应系统里的socket文件（最终还是要落到网卡）

结论：要进行网络通信，就必须调用网卡；

调用网卡，就必须先创建socket对象；

创建socket对象：

构造方法：

1没有参数 DatagramSocket()

在客户端这边使用（客户端使用哪个端口，系统自动分配）

2有参数 DatagramSocket(int port)

在服务器这边使用（服务器使用哪个端口，手动指定）

说明：

服务器：需要有一个固定的端口号，方便其他客户端找到

比如，食堂的16号窗口，就相当于服务器的IP地址和端口号，此时有一个同学来食堂16号窗口吃饭，它坐的位置不需要是固定的，这就相当于是是客户端端口号。

客户端：主机上面运行的程序很多，我们不知道手动指定的端口是不是被别的程序占用了，因此更合理的做法是让系统自动分配一个空闲的端口号。

其他方法：

1. receive（DatagramPacket p) 接收

• send (DatagramPacket p）发送

Close 关闭

2.DatagramPacket

表示一个UDP数据报

代表了系统中设定的UDP数据报的二进制结构

构造方法：

说明：作为UDP数据报，必然要承载一些数据，通过手动指定的byte[]作为存储数据的空间。

其他方法：

3.回显服务器 

回显服务器：客户端发什么，服务器就返回什么。

>服务器代码：

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
 
/**
 * 实现一个回显服务器
 * 客户端发什么，服务器返回什么
 *
 */
public class UdpEchoServer {
    private DatagramSocket socket=null;
 
    public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
        socket=new DatagramSocket(port);
    }
 
 
    /**
     * 启动服务器
     *
     * 反复的长期的执行
     * @param
     */
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true){
            //1读取请求，并解析
            /**
             * receive的参数是datagramPacket，是一个输出型参数，传入的receive
            是一个空的对象，receive内部会把这会填充这个对象
            当执行完就会得到一个转满内容的打他gramPacket
             */
            DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            /**datagrampacket对象是用来保存数据的内存时间，需要手动指定，不像集合类，内部可以自己管理内存
            第二个参数可以随便写，不能写太大。
             如果客户端的请求还没来，receive就会阻塞等待，直到有客户端发起请求过来了
            */
            socket.receive(requestPacket);
 
            /**
             * 获得请求的内容
             * 这样的转字符串的前提是，后续客户端发起的数据就是一个文本的字符串
             *
             */
            String request=new String(requestPacket.getData(),0, requestPacket.getLength());
 
 
 
 
            //2根据请求，计算出相应(回显服务器，请求是啥，返回就是啥）
 
            /**
             * 由于是回显服务器，请求是啥，响应就是啥
             */
            String response=process(request);
 
            //3把响应写给客户端
            /**
             * 此时需要告诉网卡，要发的内容是啥，要发给谁
             * 构造一个datagramPacket对象，把响应发给客户端
             */
            DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,
                    requestPacket.getSocketAddress());
 
            /**
             * 把数据包发给客户端，就需要直到客户端的ip和端口
             * datagrampacket这个对象里面包含着通信双方的ip和port
             */
            socket.send(responsePacket);
 
 
            //打印日志信息
            System.out.printf("%s:%d req:%s,resp:%s  \n",requestPacket.getAddress().toString(),
                    responsePacket.getPort(),request,response);
 
 
        }
    }
 
    //根据请求计算响应
    public String process(String request){
        return request;
    }
 
 
 
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer server=new UdpEchoServer(9090);
        server.start();
    }
}

>客户端代码：

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
 
/**
 * 实现一个udp的回显服务器
 * 客户端
 *
 */
public class UdpEchoClient {
    private DatagramSocket socket=null;
    private String serverIp;
    private int serverPort;
 
    //服务器的ip和服务器的端口
    public UdpEchoClient(String ip,int port) throws SocketException {
        serverIp=ip;
        serverPort=port;
        //这个new操作，就不用再指定端口了，让系统自动分配一个空闲端口
        socket=new DatagramSocket();
    }
 
    /**
     * 让这个客户端反复的从控制台读取用户输入的内容，把这个内容构造成udp请求，发给服务器，再读取
     * 服务器返回的udp响应
     * 最终再显示在客户端的屏幕上
     */
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("客户端启动");
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        while(true){
            //1.从控制台读取用户输入的内容
            System.out.println("->");
            String request=scanner.next();
 
            //2.构造请求对象，并发送给服务器
 
            DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);
 
            socket.send(requestPacket);
 
            //3.读取服务器的响应，并解析出响应内容
            DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socket.receive(responsePacket);
 
            String response=new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());
 
            //显示到屏幕上
            System.out.println(response);
 
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //云服务器ip地址
//        UdpEchoClient client=new UdpEchoClient("8.130.66.119",9090);
        UdpEchoClient client=new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
 
        client.start();
    }
}

另外，我们也可以把服务器代码打一个jar包，放到云服务器上，然后访问云服务器的地址ip地址。

IDEA手动打包方式：

1.

2.

3.选择入口类，选择jar包存放的路径，jar包就生成了

后面可以用Mobaxterm把这个jar包放到云服务器上去.....就不演示了

四.TCP传输控制协议

TCP提供的api也是主要的两个类

1.ServerSocket

给服务器使用的socket

2.Socket

既会给服务器使用，也会给客户端使用

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TCP版本的回显服务器代码放在 【Java网络原理】三