java从入门到起飞（六）——用Socket实现网络通信

背景

网络编程

● 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，不同计算机上运行的程序，可以进行数据传输

网络编程三要素

● IP地址
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要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

● 端口
网络的通信，本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序，那么在网络通信时，如何区分这些应用程序呢？如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的应用程序了。也就是应用程序的标识

● 协议
通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、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才能完成数据交换。常见的协议有UDP协议和TCP协议

2.DatagramSocket之UDP通信程序

2.1 UDP发送数据

• Java中的UDP通信

  • 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

• 构造方法

  方法名	说明
  DatagramSocket()	创建数据报套接字并将其绑定到本机地址上的任何可用端口
  DatagramPacket(byte[] buf,int len,InetAddress add,int port)	创建数据包,发送长度为len的数据包到指定主机的指定端口

• 相关方法

  方法名	说明
  void send(DatagramPacket p)	发送数据报包
  void close()	关闭数据报套接字
  void receive(DatagramPacket p)	从此套接字接受数据报包

• 发送数据的步骤

  • 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
  • 创建数据，并把数据打包
  • 调用DatagramSocket对象的方法发送数据
  • 关闭发送端

• 代码演示

  public class SendDemo {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          //创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
          // DatagramSocket() 构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上的任何可用端口
          DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
  
          //创建数据，并把数据打包
          //DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
          //构造一个数据包，发送长度为 length的数据包到指定主机上的指定端口号。
          byte[] bys = "hello,udp,我来了".getBytes();
  
          DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10086);
  
          //调用DatagramSocket对象的方法发送数据
          //void send(DatagramPacket p) 从此套接字发送数据报包
          ds.send(dp);
  
          //关闭发送端
          //void close() 关闭此数据报套接字
          ds.close();
      }
  }
  

2.2UDP接收数据

• 接收数据的步骤

  • 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
  • 创建一个数据包，用于接收数据
  • 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
  • 解析数据包，并把数据在控制台显示
  • 关闭接收端

• 构造方法

  方法名	说明
  DatagramPacket(byte[] buf, int len)	创建一个DatagramPacket用于接收长度为len的数据包

• 相关方法

  方法名	说明
  byte[] getData()	返回数据缓冲区
  int getLength()	返回要发送的数据的长度或接收的数据的长度

• 示例代码

  public class ReceiveDemo {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
        	//创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
        	DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);
  
        	//创建一个数据包，用于接收数据
        	byte[] bys = new byte[1024];
        	DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
  
        	//调用DatagramSocket对象的方法接收数据
        	ds.receive(dp);
  
        	//解析数据包，并把数据在控制台显示
        	System.out.println("数据是：" + new String(dp.getData(), 0,                                             dp.getLength()));
          }
      }
  }
  

2.3

3. Socket之TCP通信程序

3.1TCP发送数据

• Java中的TCP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IO流来进行网络通信。（通信之前要保证连接已经建立）
  • Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类
    

• 构造方法

  方法名	说明
  Socket(InetAddress address,int port)	创建流套接字并将其连接到指定IP指定端口号
  Socket(String host, int port)	创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号

• 相关方法

  方法名	说明
  InputStream getInputStream()	返回此套接字的输入流
  OutputStream getOutputStream()	返回此套接字的输出流

• 示例代码

  public class Client {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          //TCP协议，发送数据
  
          //1.创建Socket对象
          //细节：在创建对象的同时会连接服务端
          //      如果连接不上，代码会报错
          Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);
  
          //2.可以从连接通道中获取输出流
          OutputStream os = socket.getOutputStream();
          //写出数据
          os.write("aaa".getBytes());
  
          //3.释放资源
          os.close();
          socket.close();
      }
  }
  

3.2TCP接收数据

• 构造方法

  方法名	说明
  ServletSocket(int port)	创建绑定到指定端口的服务器套接字

• 相关方法

  方法名	说明
  Socket accept()	监听要连接到此的套接字并接受它

• 注意事项

  1. accept方法是阻塞的,作用就是等待客户端连接
  2. 客户端创建对象并连接服务器,此时是通过三次握手协议,保证跟服务器之间的连接
  3. 针对客户端来讲,是往外写的,所以是输出流
     针对服务器来讲,是往里读的,所以是输入流
  4. read方法也是阻塞的
  5. 客户端在关流的时候,还多了一个往服务器写结束标记的动作
  6. 最后一步断开连接,通过四次挥手协议保证连接终止

• 示例代码

  public class Server {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          //TCP协议，接收数据
  
          //1.创建对象ServerSocker
          ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
  
          //2.监听客户端的链接
          Socket socket = ss.accept();
  
          //3.从连接通道中获取输入流读取数据
          InputStream is = socket.getInputStream();
          int b;
          while ((b = is.read()) != -1){
              System.out.println((char) b);
          }
  
          //4.释放资源
          socket.close();
          ss.close();
      }
  }