【Java网络编程】网络编程概述、UDP通信（DatagramPacket 与 DatagramSocket）

1、网络编程

1.1、概述

1.1、网络编程三要素

2、UDP通信

2.1、DatagramPacket 与 DatagramSocket

2.1、 UDP发收数据示例

1、网络编程

1.1、概述

在网络通信协议下，不同计算机上运行的程序，进行的数据传输应用场景：即时通信、网游对战、金融证券、国际贸易、邮件、等等不管是什么场景，都是计算机跟计算机之间通过网络进行数据传输。Java中可以使用java.net包下的技术轻松开发出常见的网络应用程序。

学习网络编程，你需要掌握基础的网络基础知识，如三次握手和四次挥手的过程以及各个状态值，我建议使用 tcpdump 命令实际抓下包就一目了然了，然后就是网络分层，各层的用途，重点熟悉下 TCP/IP 层相关的知识，还有就是 TCP/UDP 的区别，TCP 的滑动窗口机制、拥塞控制算法、TCP 的保序、重传、确认机制。

网络中常见的软件架构：

C/S：Client/Server（客户端/服务器）在用户本地需要下载并安装客户端程序在远程有一个服务器端程序

CS架构的优缺点

优点：画面可以做的非常精美，用户体验好
缺点：需要开发客户端，也需要开发服务端；用户需要下载和更新的时候太麻烦

B/S：Browser/Server（浏览器/服务器）只需要一个浏览器，用户通过不同的网址，客户访问不同的服务器

BS架构的优缺点

优点：不需要开发客户端，只需要页面+服务端；用户不需要下载，打开浏览器就能使用
缺点：如果应用过大，用户体验受到影响

1.1、网络编程三要素

网络编程三要素是：IP；端口；协议

（1）IP

IP的作用

设备在网络中的地址，是唯一的标识

IPv4有什么特点

目前的主流方案最多只有2^32次方个ip，目前已经用完了

IPv6有什么特点

为了解决IPv4不够用而出现的最多有2^128次方个ip，可以为地球上的每一粒沙子都设定ip

IPv4的地址分类形式

公网地址(万维网使用)和私有地址(局域网使用)

192.168.开头的就是私有址址，范围即为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用，以此节省IP

特殊IP地址

127.0.0.1（永远表示本机），也可以是localhost:是回送地址也称本地回环地址，也称本机IP，永远只会寻找当前所在本机。

疑问：假设192.168.1.100 是我电脑的IP，那么这个IP跟127.0.0.1是一样的吗? 不一样

如果是我电脑I的P是：192.168.1.100 然后我往 192.168.1.100 发送数据，它会先发送到路由器，然后再发回192.168.1.100 也就是我的电脑；而我往 127.0.0.1 发送数据时，它是不经过路由器的，当数据在经过网卡时，网卡发现要往 127.0.0.1 发送数据，网卡就会自己发这个数据发回来了

常用的CMD命令

ipconfig:查看本机IP地址ping:检查网络是否连通

InetAddress类的使用

static InetAddress getByName(string host)

确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址

String getHostName()

获取此IP地址的主机名

String getHostAddress()

返回文本显示中的IP地址字符串

注意：确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址，下面的代码中我用的是我自己的主机名称创建的ip对象，看主机名称的方式为，点击桌面上

的此电脑，鼠标右击选择属性，然后就可以找到主机名称了

方法示例：

public class MyInetAddressDemo {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //1.获取InetAddress的对象,IP的对象 一台电脑的对象
        InetAddress address = InetAddress.getByName("**********");//**********就是上面查到主机名
        System.out.println(address);

        String name = address.getHostName();
        System.out.println(name);

        String ip = address.getHostAddress();
        System.out.println(ip);
    }
}

（2）端口号

端口号是应用程序在设备中唯一的标识。

端口号：由两个字节表示的整数，取值范围:0~65535其中0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用我们自己使用1024以上的端口号就可以了。

注意：一个端口号只能被一个应用程序使用

（3）协议

计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议

OSI参考模型：世界互联协议标准，全球通信规范，单模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广

TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)：事实上的国际标准。

在OSI七层模型中，应用app的代码都是运行在应用层的，如果两个主机之间要发送数据，就会把数据从应用层一层层的往下封装成物理层的比特包，然后通过物理层的传输介质到达目的主机的物理层，然后再把在物理层的比特包一层一层的往上解封装，然后把数据在应用层表示出来。（这个数据的整个传输过程还有如多其他的过程，这里我把他们都透明化了，有兴趣的可以自行去查看相关资料）

UDP协议

用户数据报协议(User Datagram Protocol)

UDP是面向无连接通信协议。

速度快，有大小限制一次最多发送64K，数据不安全，易丢失数据

TCP协议

传输控制协议TCP(Transmission control Protocol)

TCP协议是面向连接的通信协议。

速度慢，没有大小限制，数据安全，

2、UDP通信

2.1、DatagramPacket 与 DatagramSocket

DatagramSocket 类用于表示发送和接收数据报包的套接字。数据报包套接字是包投递服务的发送或接收点。每个在数据报包套接字上发送或接收的包都是单独编址和路由的。从一台机器发送到另一台机器的多个包可能选择不同的路由，也可能按不同的顺序到达。

java.net 包中的 DatagramPacket 类用来表示数据报包，数据报包用来实现无连接包投递服务。每条报文仅根据该包中包含的信息从一台机器路由到另一台机器。从一台机器发送到另一台机器的多个包可能选择不同的路由，也可能按不同的顺序到达。

2.1、 UDP发收数据示例

（1）发送数据

创建发送端的Datagramsocket对象

数据打包(DatagramPacket)

发送数据

释放资源

UDP发送数据示例：

public class SendMessageDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建DatagramSocket对象
        // 注意:
        // 绑定端口，以后我们就是通过这个端口往外发送
        // 空参:所有可用的端口中随机一个进行使用
        // 有参:指定端口号进行绑定
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        //2.打包数据
        String str = "你能收到信息吗！！！";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        int port = 10086;//绑定端口

        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);

        //3.发送数据
        ds.send(dp);

        //4.释放资源
        ds.close();
    }
}

（2）接收数据

创建接收端的DatagramSocket对象

接收打包好的数据

解析数据包

释放资源

UDP接收数据示例：

public class ReceiveMessageDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //接收信息
        //1.创建Datagramsocket对象
        // 注意:
        // 在接收的时候，一定要绑定端口
        // 而且绑定的端口一定要跟发送的端口保持一致
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);//绑定端口

        //2.接收数据包
        //创建用于接收数据的数据包
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
        //该方法是会自动阻塞在这里的,程序执行到这一步的时候，会在这里死等
        //等发送端发送消息
        ds.receive(dp);

        //3.解析数据包
        byte[] data = dp.getData();//获取数据包dp中的数据
        int len = dp.getLength();//获取这次收到了多少个字节的数据
        InetAddress address = dp.getAddress();//获取数据的源IP地址
        int port = dp.getPort();//获取数据的源端口地址，由于在发送端没有指定端口，所以这里的端口是随机的

        System.out.println("接收到数据" + new String(data,0,len));
        //因为字节数组data的长度是1024，太大了，所以要用到这次收到了多少个字节的数据个数len来决定把字节数组data中的多少数据转换成字符串
        System.out.println("该数据是从" + address + "这台电脑中的" + port + "这个端口发出来的！");

        //4.释放资源
        ds.close();
    }
}

在运行的时候要先运行接收端的代码，再运行发送端的代码

运行结果：

注意：在上面的示例中，我在创建发送端的网络接口时没有指定使用哪一个端口，它就会在所有可用的端口中随机一个进行使用，这是不影响的，但是在创建发送数据的数据包时我指定了10086端口，所以我在创建接收端的网络接口时要指定使用10086端口来接收，不然就会接收不到数据了。而且这里的接收端代表的是聊天室这个平台，是一个服务器一样的存在，服务器是不会关闭的，比如淘宝、京东这些，它们要一直开着等待客户去访问的。

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