网络编程之套接字

目录

为什么需要网络编程

什么是网络编程

传输层的两个重要协议

什么是套接字Socket

分类

Java使用UDP协议 

 Java使用TCP协议 

两个协议的对比 

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为什么需要网络编程

为什么需要网络编程？ —— 丰富的网络资源

用户在浏览器中，打开在线视频网站，如优酷看视频，实质是通过网络，获取到网络上的一个视频资源。 与本地打开视频文件类似，只是视频文件这个资源的来源是网络。 相比本地资源来说，网络提供了更为丰富的网络资源：

 所谓的网络资源，其实就是在网络中可以获取的各种数据资源。 而所有的网络资源，都是通过网络编程来进行数据传输的

什么是网络编程

什么是网络编程

网络编程，指网络上的主机，通过 不同的进程 ，以编程的方式实现 网络通信（或称为网络数据传输） 。

• 当然，我们只要满足进程不同就行；所以即便是同一个主机，只要是不同进程，基于网络来传输数据， 也属于网络编程。

• 特殊的，对于开发来说，在条件有限的情况下，一般也都是在一个主机中运行多个进程来完成网络编程。 但是，我们一定要明确，我们的目的是提供网络上不同主机，基于网络来传输数据资源：
• 进程A：编程来获取网络资源
• 进程B：编程来提供网络资源
• 一般意义上的网络通信，一般站在应用层视角去探讨，所以一般的意义上的网络编程，多是在传输层上进行讨论

传输层的两个重要协议

1. UDP User Datagram Protocol 用户报文协议 UDP没有做任何处理，保存网络的原生态，是不可靠，无连接，面向数据报文的一种协议
2. TCP Transmission Control Protocol 传输控制协议 可靠，有连接，面向字节流的一种协议
3. 都是传输层协议，都需要实现进程到进程的通信，都是站在应用层的角度

网络层的协议是IP协议

如何建立一条网络上（逻辑上）的通信线路

发送端和接收端

在一次网络数据传输时：

• 发送端：数据的发送方进程，称为发送端。发送端主机即网络通信中的源主机。
• 接收端：数据的接收方进程，称为接收端。接收端主机即网络通信中的目的主机。
• 收发端：发送端和接收端两端，也简称为收发端。

注意：发送端和接收端只是相对的，只是一次网络数据传输产生数据流向后的概念。

请求和响应

一般来说，获取一个网络资源，涉及到两次网络数据传输：

• 第一次：请求数据的发送
• 第二次：响应数据的发送。

客户端和服务端

• 服务端：在常见的网络数据传输场景下，把提供服务的一方进程，称为服务端，可以提供对外服务。
• 客户端：获取服务的一方进程，称为客户端。

对于服务来说

• 一般是提供：客户端获取服务资源
• 客户端保存资源在服务端

好比在银行办事：

• 银行提供存款服务：用户（客户端）保存资源（现金）在银行（服务端）
• 银行提供取款服务：用户（客户端）获取服务端资源（银行替用户保管的现金）

什么是套接字Socket

概念

Socket 套接字，是由系统提供用于网络通信的技术，是基于 TCP/IP 协议的网络通信的基本操作单元。基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程

 

分类

流套接字 ：使用传输层 TCP 协议

1. 有连接
2. 可靠传输
3. 面向字节流
4. 有接收缓冲区，也有发送缓冲区
5. 大小不限

对于字节流来说，可以简单的理解为，传输数据是基于 IO 流，流式数据的特征就是在 IO 流没有关闭的情况下，是无边界的数据，可以多次发送，也可以分开多次接收。

数据报套接字 ：使用传输层 UDP 协议

1. 无连接
2. 不可靠传输
3. 面向数据报
4. 有接收缓冲区，无发送缓冲区

大小受限：一次最多传输 64k

对于数据报来说，可以简单的理解为，传输数据是一块一块的，发送一块数据假如 100 个字节，必须一次发送，接收也必须一次接收100 个字节，而不能分 100 次，每次接收 1 个字节

Java数据报套接字通信模型

 对于一次发送及接收UDP数据报的流程如下：

 提供多个客户端的请求处理及响应，流程如下

Java使用UDP协议 

套接字的创建

DatagramSocket 构造方法

•  UDP服务器（Server）采用一个固定端口，方便客服端进行通信，可能会有错误的风险，（该端口已经被其他进程占用）
• UDP客户端（Client)，不需要采用固定端口（可以采用）

DatagramSocket 一些常用方法

•  一旦通信的双方逻辑意义上有了通信线路，双方地位是平等的（谁都可以作为接收方，谁都可以作为发送方）
• 通信结束后，都需要进进行资源回收
• 对于接收方法，如果没有接收到一个数据报，进程会一直阻塞

数据报的创建

• 数据报是通信过程的数据抽象，就理解成通信过程中发送/接收一个信封
• 作为接收方，只需要提供存放数据的位置
• 作为发送方，将需要发送的数据，和要发送给谁（远端ip+端口）

数据包类的方法

• 对于服务器使用，来获得客户端的ip和port
• 对于接收者：拿到信的内容，对方进程发送的应用层的数据

 例子

 Java使用TCP协议 

服务端的Socket建立

• 有连接（先拨号，拨通才能通信） 无连接 接发信（无脑发送，对方在不在都没关系）
• 因为TCP是有连接的，服务器使用TCP Socket(传入的端口就是要公开的端口，一般称为监听端口)

服务端ServerSocket的方法

• 服务器的Socket(客户端对象)是通过accept中获取来的，所以客户端Socket对象需要主机手动实例
• 挂电话，谁都可以挂

 客户端的Socket建立

• 一旦拿到socket对象拿到，双方是同时拿到的（电话是同时解通的），双方的地位就平等了，只需要分发送方和/接收方

 客户端的Socket方法

• 拿到对方的IP地址/getRemote()拿到对方的端口
• 输入流：站在进程角度，是输入流（背后对象就是网卡，网卡抽象出来的TCP连接），所以是给接收方使用的
• 输出流：所以是给发送方方使用的

 输入和输出流的使用

因为是基于字节流的，所以可以使用输入输出流

两个协议的对比