java学习笔记 - 初识网络通信协议 模拟TCP客户端用户端传输

一.网络通信协议

1.1 顾名思义

网络通信协议：通信协议是对计算机必须遵守的规则，只有遵守这些规则，计算机之间才能进行通信。这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样，协议中对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守，最终完成数据交换。
TCP/IP协议： 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

1.2 分类

java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：
TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。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。
UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP协议是一个面向无连接的协议。传输数据时，不需要建立连接，不管对方端服务是否启动，直接将数据、数据源和目的地都封装在数据包中，直接发送。每个数据包的大小限制在64k以内。它是不可靠协议，因为无连接，所以传输速度快，但是容易丢失数据。日常应用中,例如视频会议、QQ聊天等。

1.3 网络编程三要素

协议

协议：计算机网络通信必须遵守的规则。

IP地址

IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。

IP地址分类

IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成 a.b.c.d 的形式，例如 192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。
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。有资料显示，全球IPv4地址在2011年2月分配完毕。为了扩大地址空间，拟通过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，表示ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789 ，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

二.TCP通信协议

2.1 基本概念

使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道
传输前，采用“ 三次握手”方式，点对点通信，是可靠的
TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端

1. 客户端： java.net.Socket 类表示。创建 Socket 对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建立连接开始通信。
2. 服务端： java.net.ServerSocket 类表示。创建 ServerSocket 对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。

2.2 特点

在连接中可进行大数据量的传输
传输完毕，需释放已建立的连接，效率低
三次握手（连接服务器）：

四次挥手（和服务器说拜拜）：

2.3 链接步骤

1. 【服务端】启动,创建ServerSocket对象，等待连接。
   Socket client = new Socket(“127.0.0.1”, 666);
   ServerSocket server = new ServerSocket(666);
2. 【客户端】启动,创建Socket对象，请求连接。
3. 【服务端】接收连接,调用accept方法，并返回一个Socket对象。
4. 【客户端】Socket对象，获取OutputStream，向服务端写出数据。
5. 【服务端】Scoket对象，获取InputStream，读取客户端发送的数据。

三.代码实现

package advancedgrammer.webstart;

import org.junit.Test;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPtest {
    @Test
    public void Client() {
        Socket socket = null;
        OutputStream outputStream = null;
        try {
            InetAddress ip = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            socket = new Socket(ip,8899);
            outputStream = socket.getOutputStream();
            outputStream.write("hello, i'm superman".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (outputStream != null) {
                try {
                    outputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    @Test
    public void Server() {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream inputStream = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            serverSocket = new ServerSocket(8899);
            socket = serverSocket.accept();
            inputStream = socket.getInputStream();
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[10];
            int len;
            while((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                baos.write(buffer,0,len);
            }
            System.out.println("accept data from " + socket.getInetAddress().getHostAddress());
            System.out.println(baos.toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (serverSocket!=null) {
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket!=null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (baos!= null) {
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (inputStream != null) {
                try {
                    inputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }
}