网络通信协议、UDP通信、TCP通信

℡╲_俬逩灬. 提交于 2019-11-29 13:58:28

网络通信协议

网络通信协议有很多种,目前应用最广泛的是TCP/IP协议,它是一个包括TCP协议IP协议UDP协议和其它一些协议的协议组。

IP地址和端口号

目前,IP地址广泛使用的版本是IPv4,它是由4个字节大小的二进制数来表示,如:00001010000000000000000000000001

通常会将IP地址写成十进制的形式,每个字节用一个十进制数字(0-255)表示,数字间用符号“.”分开,如 “192.168.1.100”。

通过IP地址可以连接到指定计算机,但如果想访问目标计算机中的某个应用程序,还需要指定端口号

在计算机中,不同的应用程序是通过端口号区分的。端口号是用两个字节(16位的二进制数)表示的,它的取值范围是0~65535,其中,0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用用户的普通应用程序需要使用1024以上的端口号,从而避免端口号被另外一个应用或服务所占用。

InetAddress类

代码演示

public class Example01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();
        //主机名+ip地址 SKY-20180615SFM/192.168.1.131
        InetAddress remote = InetAddress.getByName("SKY-20180615SFM");
        System.out.println("本机的IP地址:" + local.getHostAddress());
        System.out.println("oracle的IP地址:" + remote.getHostAddress());
        System.out.println("oracle的主机名为:" + remote.getHostName());
    }
}

UDP协议

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。(类似电台广播)

UDP传输数据被限制在64K以内。

TCP协议

TCP协议是面向连接的通信协议,即在传输数据前先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。

“三次握手”连接:

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。

二、 UDP通信

UDP是一种面向无连接的协议,因此,在通信时发送端和接收端不用建立连接。

1、DatagramPacket类

UDP通信的过程就像是货运公司在两个码头间发送货物一样。发送和接收的数据,需要使用“集装箱”进行打包,为此JDK中提供了一个DatagramPacket类,该类的实例对象就相当于一个集装箱,用于封装UDP通信中发送或者接收的数据

构造方法

使用该构造方法在创建DatagramPacket对象时,指定了封装数据的字节数组和数据的大小,没有指定IP地址和端口号。

这样的对象只能用于接收端,不能用于发送端。因为发送端一定要明确指出数据的目的地(ip地址和端口号)而接收端不需要明确知道数据的来源,只需要接收到数据即可。

 

使用该构造方法在创建DatagramPacket对象时,不仅指定了封装数据的字节数组和数据的大小,还指定了数据包的目标IP地址(addr)和端口号(port)。

该对象通常用于发送端,因为在发送数据时必须指定接收端的IP地址和端口号,就好像发送货物的集装箱上面必须标明接收人的地址一样。

常用方法:

 2、DatagramSocket类

DatagramSocket类的作用就类似于码头,发送“集装箱”,使用这个类的实例对象就可以发送和接收DatagramPacket数据包。

构造方法:

该构造方法用于创建发送端的DatagramSocket对象,在创建DatagramSocket对象时,并没有指定端口号,此时,系统会分配一个没有被其它网络程序所使用的端口号。

该构造方法既可用于创建接收端的DatagramSocket对象又可以创建发送端的DatagramSocket对象,在创建接收端的DatagramSocket对象时,必须要指定一个端口号,这样就可以监听指定的端口。

常用方法

3、UDP网络程序

UDP发送端与接收端交互图解

代码实例:

UDP完成数据的发送

/*
* 发送端
 * 1,创建DatagramPacket对象,封装数据,接收的地址和端口
 * 2,创建DatagramSocket对象
 * 3,调用DatagramSocket中的send方法,发送数据包
 * 4,关闭资源DatagramSocket
 */
public class UDPSend {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.打包
        //明确发送数据
        byte[] bytes="你好吗?".getBytes();
        //创建DatagramPacket对象,并封装数据
        InetAddress inet=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        //2、装包
        DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length,inet,6666);
        //创建快递公司(创建DatagramSocket对象)
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
        //3、发送
        ds.send(dp);
        //释放资源
        ds.close();
    }
}

UDP完成数据的接收

/*
 * UDP接收端
 * 
 * 1,创建DatagramSocket对象,绑定端口号(要和发送端端口号一致)
 * 2,创建字节数组,接收发来的数据
 * 3,创建数据包对象DatagramPacket
 * 4,调用DatagramSocket对象方法receive(DatagramPacket dp)接收数据,数据放在数据包中
 * 5,拆包
      发送的IP地址
          数据包对象DatagramPacket方法getAddress()获取的是发送端的IP地址对象
          返回值是InetAddress对象
      接收到的字节个数
          数据包对象DatagramPacket方法getLength()
      发送方的端口号
          数据包对象DatagramPacket方法getPort()发送端口
 * 6,关闭资源
 */
public class UDPRecieve {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //明确端口号
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket(6666);
        //创建接受数据的字节数组
        byte[] bytes=new byte[1024];
        //创建接受的数据包
        DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
        //接收
        ds.receive(dp);
        //获取接收包的数据
        //谁发来的数据  getAddress()
        InetAddress ipAddress = dp.getAddress();
        String ip = ipAddress.getHostAddress();//获取到了IP地址
        int port=dp.getPort();//获取端口号
        int length=dp.getLength();//获取实时长度
        //显示收到的数据
        String dataStr = new String(bytes,0,length);
        System.out.println("ip地址为:"+ip+"端口号为:"+port+"发送内容为:"+dataStr ;
        ds.close();//释放资源
    }

}

三、TCP通信

TCP通信是严格区分客户端与服务器端的,在通信时,必须先由客户端去连接服务器端才能实现通信,服务器端不可以主动连接客户端,并且服务器端程序需要事先启动,等待客户端的连接。

JDK中提供了两个类用于实现TCP程序,一个是ServerSocket,用于表示服务器端,一个是Socket,用于表示客户端

通信时,首先创建代表服务器端的ServerSocket对象,该对象相当于开启一个服务,并等待客户端的连接,然后创建代表客户端的Socket对象向服务器端发出连接请求,服务器端响应请求,两者建立连接开始通信。

1、ServerSocket类

该类的实例对象可以实现一个服务器段的程序

构造方法

使用该构造方法在创建ServerSocket对象时,就可以将其绑定到一个指定的端口号上(参数port就是端口号)。

常用方法

 

ServerSocket对象负责监听某台计算机的某个端口号,在创建ServerSocket对象后,需要继续调用该对象的accept()方法,接收来自客户端的请求。当执行了accept()方法之后,服务器端程序会发生阻塞,直到客户端发出连接请求,accept()方法才会返回一个Scoket对象用于和客户端实现通信,程序才能继续向下执行。 

2、 Socket类

构造方法

使用该构造方法在创建Socket对象时,会根据参数去连接在指定地址和端口上运行的服务器程序,其中参数host接收的是一个字符串类型的IP地址。(常用方法)

 

该方法使用上与上一个类似,参数address用于接收一个InetAddress类型的对象,该对象用于封装一个IP地址。

常用方法

Socket类的常用方法中,getInputStream()getOutStream()方法分别用于获取输入流和输出流。当客户端和服务端建立连接后,数据是以IO流的形式进行交互的,从而实现通信。

3、 简单的TCP网络程序

要实现TCP通信需要创建一个服务器端程序和一个客户端程序,为了保证数据传输的安全性,首先需要实现服务器端程序。

实现服务器端程序

/* 1,创建服务器ServerSocket对象(指定服务器端口号)
 * 2,开启服务器了,等待客户端的连接,当客户端连接后,可以获取到连接服务器的客户端Socket对象
 * 3,给客户端反馈信息
 * 4,关闭流资源
 */
public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建服务器套接字(ServerSocket)
        ServerSocket server=new ServerSocket(7776);
        //调用accept方法与客户端创建连接,当客户端连接后,可以获取到连接服务器的客户端Socket对象
        Socket socket=server.accept();
        //获取客户端的输入流
        InputStream in=socket.getInputStream();
        //创建接收数据的字符数组
        byte[] bytes=new byte[1024];
        //写入
        int len=in.read(bytes);
         //显示收到的数据
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        //服务器给客户端回复
        //获取客户端的输出流
        OutputStream out =socket.getOutputStream();
        //反馈给客户端信息
        out.write("收到!".getBytes());
        server.close();//服务器流 通常都是不关闭的
    }

}

编写客户端程序。

 /*
 *OutputStream   getOutputStream() 返回套接字的输出流
 *    作用:将数据输出,输出到服务器
 *    InputStream   getInputStream() 返回套接字的输入流
 *    作用:从服务器端读取数据

 *    客户端服务器数据交换,必须使用套接字对象Socket中的获取的IO流,自己new流,不行
 */
public class TCOClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建Socket对象,连接服务器(指定要连接的服务器地址与端口号)
        Socket socket=new Socket("127.0.0.1",7776);
        //通过客户端套接字对象Socket,中的获取字节输出流的方法
        OutputStream out=socket.getOutputStream();
        //将数据写向服务器
        out.write("服务器你好".getBytes());
        //接收服务器回复
        InputStream in=socket.getInputStream();
        byte[] bytes=new byte[1024];
        int len=in.read(bytes);
                //显示接收内容
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        //释放资源
        socket.close();
    }
}

 

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