Java网络编程 *TCP与UDP协议*

网络编程

什么是计算机网络?

• 把分布在不同地理区域的具有独立功能的计算机,通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统

简单来说就是把不同地区的计算机通过设备连接起来,实现不同地区之前的数据传输

网络编程是干什么的?

• 网络编程是借助计算机网络,实现我们所写的程序,在不同电脑上,可进行数据的传输

• java是支持网络间的数据传输的,降低层细节封装起来了,给程序员提供了一套标准的类库很方便使用java语言开发可以进行网络通信的软件

• 网络编程的核心问题

  • ​ 如何找到网络世界中的恶目标主机,以及目标软件

  • ​ 在终端 使用 ipconfig 指令查看ip

  • ​ 如何安全可靠的进行数据传输 协议 规则

网络的一些基本知识

• 网络模型
• ​ OSI参考模型 是一个理想化的标准模型
  • ​ 分成七层
• ​ TCP/IP参考模型
  • ​ 分成四层
  • ​ 应用层(http)
  • ​ 运输层(协议)
  • ​ 网络层(ip)
  • ​ 物理链路层(硬件设备)

如下:

• 通信要素 ip 端口 协议
  • IP:在网络世界中,是计算机的地址
  • ​ 局域网地址: 192.168.1.20 连接到路由器,会自动分配IP
  • ​ 广域网地址: 家里的宽带 与外界连接
  • ​ 本机地址: 本地回环地址 127.0.0.1
  • 端口:计算机中运行中的程序的编号,对应的是程序
    • 端口号0-65535之间 由于0-1024被一些系统程序使用,所以我们开发的程序可以从
      1024-655335区设定端口,但是不能与已有的发生冲突
  • ip+端口 找到目标计算机 以及你想要的程序

如何进行安全信息传输–传输协议

• Java中分为两种编程协议
  • TCP
  • UDP

TCP协议通信原理

先检测网络是否通畅,客户端是否能连接到服务器端
如果能连接到,则进行数据的传输,如果连接不到,就会报错
采用3次握手的机制 (连接请求)
1.第一次客户端给服务器发送一个信息
2.服务器收到客户端的请求后,需要给客户端做出一个反馈(表示服务器端收到客户端消息)
3.客户端收到服务器端确认反馈后,再一次向服务器发送一个反馈,以确保服务器知道他的
反馈,客户端是收到 (表示客户端成功收到服务器端消息)

​ TCP是可靠的安全的,相对于UDP效率低

四次挥手(端来请求)

• 1.客户端 向服务器端发送一个断开请求
• 2.服务器端 向客服发出一个反馈
• 3.服务器端把没有发完的数据全部发送
• 4.客户端再向服务器端发送最终断开的信号

UDP协议通信原理

• ​ 将数据分装成一个一个数据报
• ​ 包含 数据 源(自己电脑ip) 目标(接受ip 端口)
• ​ 只管发送 是否成功,不知道
• ​ 是不安全的,但是效率高

​ 不用建立连接,直接发送

TCP编程

服务端

ServerSocket常用的方法

• Socket accept() throws IOException
  • 等待客户端的连接请求,返回与该客户端进行通信的Socket对象
• void close() throws IOException
  • 关闭监听Socket

package day15;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/*
服务器端
 */
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        //创建并启动服务器
        try{
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
            System.out.println("服务器启动成功");

            while(true) {
                Socket socket = serverSocket.accept();//监听有没有客户端连接到服务器,监听时,会阻塞程序
                System.out.println("有傻逼端连接到服务器");
                //接收客户端发送的数据
                InputStream inputStream = socket.getInputStream();
                //下面过于复杂,可以调用DataInputStream  但是必须对应DataOutputStream
//                byte[] bytes = new byte[100];
//                int size = inputStream.read(bytes);
//                String s = new String(bytes, 0, size);
//                System.out.println(s);
                DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(inputStream);
                String s= dataInputStream.readUTF();
                System.out.println(s);


                //服务器向客户端发送消息
                OutputStream outputStream =socket.getOutputStream();
                DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(outputStream);
                dataOutputStream.writeUTF("已经收到");

                // 确保数据被发送出去，并释放资源
                dataOutputStream.flush();
                dataOutputStream.close();
                socket.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("服务器启动失败,端口被占用");
        }
    }
}

客户端

常用方法

• void close() throws IOException
  • 关闭Socket 不可以在以后得网络连接中使用 除非创建新的套接字
• InputStream getInputStream() throws IOException
  • 获取与Socket相关联的字节输入流,用于从Socket中读入数据
• OutputStream getOutputStream() throws IOException
  • 获取与Socket相关联的字节输出流 ,用于向Socket中写入数据

package day15;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
/*
客户端
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args)  {

        //创建客户端
        //127.0.0.1自己地址
       try {

               //向服务器发送
               Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9999);
               //在客户端向服务器端发送一句话
               OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//获取输出流
               DataOutputStream dataOutputStream =new DataOutputStream(outputStream);

               String s = "你好";
               dataOutputStream.writeUTF(s);

               //接受服务器
               InputStream inputStream = socket.getInputStream();
               DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(inputStream);
               System.out.println(dataInputStream.readUTF());


       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
           System.out.println("连接服务器失败");
       }
    }
}

UDP编程

服务端

package day16;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

public class UDPReceive {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            while(true){
                //接受数据的对象
                DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(9999);

                byte[] bytes = new byte[100];
                //接受数据包
                DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,0, bytes.length);
                datagramSocket.receive(datagramPacket);
                String s = new String(bytes,0,datagramPacket.getLength());
                System.out.println(s);
                datagramSocket.close();
            }
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

客户端

package day16;

import java.io.IOException;
import java.net.*;

//发送端
public class UDPSendDemo {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();//负责发送数据报
            byte[] bytes = "你好sb邓钦文".getBytes();
            DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,0, bytes.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9999);

            //发送(datagramSocket方法)
            datagramSocket.send(datagramPacket);
            datagramSocket.close();
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

TCP 与 UDP的区别

TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）都是网络传输层协议，用于在网络中传输数据。它们之间的主要区别在于连接方式、可靠性、数据流方式和功能。

1. 连接方式：
   • TCP是面向连接的协议，发送方和接收方在发送数据之前，必须通过三次握手建立连接。这个过程确保了双方都已准备好进行数据传输。
   • UDP是无连接的协议，发送方在向接收方发送数据时不需要建立连接。这意味着UDP可以更快地发送数据，但也可能导致数据的丢失或乱序。
2. 可靠性：
   • TCP通过序号机制、确认机制、超时重传机制和数据校验来保证传输的可靠性。如果数据在传输过程中丢失或损坏，TCP会重新发送数据，直到接收方成功接收为止。
   • UDP只添加了端口和差错检查的功能，不提供数据的可靠性保证。因此，UDP在传输过程中可能会出现数据丢失或乱序的情况。
3. 数据流方式：
   • TCP是面向字节流的协议，将应用层传递下来的数据当做无结构的数据流进行处理。TCP不知道所传数据的具体含义，只是将数据块拼接成一个段进行发送。
   • UDP是面向报文的协议，发送方的UDP对应用程序交下来的报文添加首部后直接向下交付IP层。每个报文都是独立发送的，不需要进行拼接。
4. 功能：
   • TCP支持单播、多播和广播的功能，可以实现一对一、一对多、多对多和多对一的数据传输。
   • UDP同样支持这些传输方式，但由于其无连接的特性，使得UDP在实时性要求较高的场景中更为适用，如视频流、音频流等。