文章目录
一、前言为什么需要网络编程？ 二、网络编程是什么？三、网络编程的基本概念3.1发送端和接收端3.2请求和响应3.3服务器和客户端 四、常见的服务端客户端模型五、Socket套接字5.1概念5.2分类 六、数据报套接字通信模型七、Java流套接字通信模型八、UDP数据报套接字API介绍 九、TCP流套接字API介绍
一、前言
在本文中，会介绍一些关于网络编程的基础知识Socket的一些api会在文章末尾运用所讲知识做一个基于网络的回显的代码为什么需要网络编程？
当你打开CSDN看到这篇文章时，实质上是通过网络来获取一个文本资源、图片资源等等
和本地硬盘上打开一个文本一样，只不过这个文本资源是来自于网络。
和本地资源来说，网络提供了更多更丰富的资源。
所谓的网络资源，就是在网络中可以获取到的各种资源。
而所有的网络资源，都是通过网络编程来传输的。
二、网络编程是什么？
网络编程，是指网络上的主机，通过不同的进程，以编程的方式来实现网络传输（实现网络数据传输）
这里只需要满足不同进程就可以，因为在大多数的情况下，都是在同一个主机上，通过网络编程来传输数据。
三、网络编程的基本概念
3.1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：发送端和接收端是相对的，只是一次网络数据传输产生数据流向后的概念。
3.2请求和响应
一般来说，获取一个网络资源，一般需要两次网络数据传输。
第一次：请求数据的发送第二次：响应数据的发送
3.3服务器和客户端
服务端： 在网络传输中，提供服务的一方进程，成为服务端。也可以向外提供服务
客户端： 获取服务的一方进程，称为客户端。
四、常见的服务端客户端模型
一般来说，网络数据的传输的过程如下
客户端：输入请求，将请求发送到服务端服务端：接收请求，分析请求内容服务端：根据请求内容执行响应的业务服务端：将执行业务的结果作为响应返回给客户端客户端：根据服务端的响应，将响应展示出来五、Socket套接字
5.1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。
5.2分类
Socket套接字主要针对传输层协议分为三类：
流套接字流套接字： 使用传输层Tcp协议
TCP，即Transmission Control Protocol（传输控制协议），传输层协议。
下一位Tcp的特点 有连接可靠传输面向字节流有接收缓冲区，也有发送缓冲区大小不限
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。
2. 数据报套接字
数据报套接字： 使⽤传输层UDP协议
UDP，即User Datagram Protocol（⽤⼾数据报协议），传输层协议。
以下为UDP的特点：
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。
3. 原始套接字
原始套接字⽤于⾃定义传输层协议，⽤于读写内核没有处理的IP协议数据。
六、数据报套接字通信模型
对于UDP协议来说，具有⽆连接，⾯向数据报的特征，即每次都是没有建⽴连接，并且⼀次发送全部数据报，⼀次接收全部的数据报。
java中使⽤UDP协议通信，主要基于 DatagramSocket 类来创建数据报套接字，并使⽤DatagramPacket 作为发送或接收的UDP数据报。对于⼀次发送及接收UDP数据报的流程如下：
七、Java流套接字通信模型
八、UDP数据报套接字
API介绍
DatagramSocket
DatagramSocket 是UDP Socket，⽤于发送和接收UDP数据报。
| 方法签名 | 方法说明 |
|---|---|
| DatagramSocket() | 创建⼀个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机任意⼀个随机端⼝（⼀般⽤于客⼾端） |
| DatagramSocket(int port) | 创建⼀个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机指定的端⼝（⼀般⽤于服务端） |
DatagramSocket ⽅法：
| 方法签名 | 方法说明 |
|---|---|
| void receive(DatagramPacket p） | 从此套接字接收数据报（如果没有接收到数据报，该⽅法会阻塞等待） |
| void send(DatagramPacket p) | 从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送） |
| void close() | 关闭此数据报套接字 |
DatagramPacket
DatagramPacket是UDP Socket发送和接收的数据报。
DatagramPacket 构造⽅法：
| 方法签名 | 方法说明 |
|---|---|
| DatagramPacket(byte[] buf, int length) | 构造⼀个DatagramPacket以⽤来接收数据报，接收的数据保存在字节数组（第⼀个参数buf）中，接收指定⻓度（第⼆个参数length） |
| DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length | 构造⼀个DatagramPacket以⽤来发送数据报，发送的数据为字节数组（第⼀个参数buf）中，从0到指定⻓度（第⼆个参数length）。address指定⽬的主机的IP和端⼝号 |
DatagramPacket ⽅法：
| 方法签名 | 方法说明 |
|---|---|
| InetAddress getAddress() | 从接收的数据报中，获取发送端主机IP地址；或从发送的数据报中，获取接收端主机IP地址 |
| int getPort() | 从从接收的数据报中，获取发送端主机的端⼝号；或从发送的数据报中，获取接收端主机端⼝号 |
| byte[] getData() | 获取数据报中的数据 |
构造UDP发送的数据报时，需要传⼊ SocketAddress ，该对象可以使⽤ InetSocketAddress来创建。
InetSocketAddress
InetSocketAddress （ SocketAddress 的⼦类 ）构造⽅法：
| 方法签名 | 方法说明 |
|---|---|
| InetSocketAddress(InetAddress addr, int port) | 创建⼀个Socket地址，包含IP地址和端⼝号 |
利用UDP数据报创建一个回显客户端和服务器
public class UdpEchoClient { private DatagramSocket socket = null; private String serverIp; private int serverPort; public UdpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws SocketException { socket = new DatagramSocket(); this.serverIp = serverIp; this.serverPort = serverPort; } public void start() throws IOException { System.out.println("客户端启动！！！"); Scanner scanner = new Scanner(System.in); while (true){ System.out.println("请输入你的请求！！！"); String request = scanner.next(); //打包成数据包 通过网卡发送到服务端 DatagramPacket requestPackage = new DatagramPacket(request.getBytes(),0,request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort); socket.send(requestPackage); DatagramPacket responsePackage = new DatagramPacket(new byte[4096],4096); socket.receive(responsePackage); String response = new String(responsePackage.getData(),0,responsePackage.getLength()); System.out.println(response); } } public static void main(String[] args) throws IOException { UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090); client.start(); }public abstract class UdpEchoServer { private DatagramSocket socket = null; public UdpEchoServer(int port) throws SocketException { socket = new DatagramSocket(port); } public void start() throws IOException { System.out.println("服务器启动！！！"); //接收请求 while (true){ DatagramPacket requestPackage = new DatagramPacket(new byte[4096],4096); socket.receive(requestPackage); //处理请求 String request = new String(requestPackage.getData(),0,requestPackage.getLength()); String response = process(request); //返回响应 DatagramPacket responsePackage = new DatagramPacket(response.getBytes(),0,response.getBytes().length, requestPackage.getSocketAddress()); socket.send(responsePackage); System.out.printf("[%s:%d] req=%s res=%s\n",requestPackage.getAddress(),requestPackage.getPort(),request,response); } } public String process(String request) { return request; } public static void main(String[] args) throws IOException { UdpEchoServer server = new UdpDictServer(9090); server.start(); }}运行效果如下
一个简易的字典
public class UdpDictServer extends UdpEchoServer{ private HashMap<String,String> hashMap = null; public UdpDictServer(int port) throws SocketException { super(port); hashMap = new HashMap<>(); hashMap.put("hello","你好" ); hashMap.put("dog","小狗" ); hashMap.put("cat","小猫" ); hashMap.put("world","世界" ); hashMap.put("baby","宝贝" ); } @Override public String process(String request){ return hashMap.getOrDefault(request,"没有找到该词汇"); } public static void main(String[] args) throws IOException { UdpDictServer dictServer = new UdpDictServer(9090); dictServer.start(); }}
九、TCP流套接字
API介绍
ServerSocket
ServerSocket 是创建TCP服务端Socket的API。
ServerSocket 构造⽅法：
| 方法签名 | 方法说明 |
|---|---|
| ServerSocket(int port) | 创建⼀个服务端流套接字Socket，并绑定到指定端⼝ |
ServerSocket ⽅法：
| 方法签名 | 方法说明 |
|---|---|
| Socket accept() | 开始监听指定端⼝（创建时绑定的端⼝），有客⼾端连接后，返回⼀个服务端Socket对象，并基于该Socket建⽴与客⼾端的连接，否则阻塞等待 |
| void close() | 关闭此套接字 |
Socket
Socket 是客⼾端Socket，或服务端中接收到客⼾端建⽴连接（accept⽅法）的请求后，返回的服务端Socket。
不管是客⼾端还是服务端Socket，都是双⽅建⽴连接以后，保存的对端信息，及⽤来与对⽅收发数据的。
Socket 构造⽅法
| 方法签名 | 方法说明 |
|---|---|
| Socket(String host, int port) | 创建⼀个客⼾端流套接字Socket，并与对应IP的主机上，对应端⼝的进程建⽴连接 |
Socket ⽅法：
| 方法签名 | 方法说明 |
|---|---|
| InetAddress getInetAddress() | 返回套接字所连接的地址 |
| InputStream getInputStream() | 返回此套接字的输⼊流 |
| OutputStream getOutputStream() | 返回此套接字的输出流 |
public class TcpEchoServer { private ServerSocket serverSocket = null; public TcpEchoServer(int port) throws IOException { serverSocket = new ServerSocket(port); } public void start() throws IOException { System.out.println("服务端启动！！！");// ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool(); while (true){ Socket clientSocket = serverSocket.accept(); Thread t = new Thread(()->{ try { processConnection(clientSocket); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } }); t.start(); } } private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException { System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort()); try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream(); OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()){ Scanner scanner = new Scanner(inputStream); while (true){ if (!scanner.hasNext()){ System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort()); break; } String request = scanner.next(); String response = process(request); outputStream.write(response.getBytes(),0,response.getBytes().length); System.out.printf("[%s:%d] req=%s res=%s\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort(),request,response); } } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } public String process(String request) { return request +"\n"; } public static void main(String[] args) throws IOException { TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9090); server.start(); }}public class TcpEchoClient { private Socket socket = null; public TcpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws IOException { socket = new Socket(serverIp,serverPort); } public void start(){ System.out.println("客户端启动！"); Scanner scanner = new Scanner(System.in); try (InputStream inputStream = socket.getInputStream(); OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){ Scanner scannerNetwork = new Scanner(inputStream); while (true){ System.out.println("输入你的请求-》"); String request = scanner.next(); request +="\n"; outputStream.write(request.getBytes()); if (!scannerNetwork.hasNext()){ break; } String response = scannerNetwork.next(); System.out.println(response); } } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } public static void main(String[] args) throws IOException { TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090); client.start(); }}运行效果展示
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