目录

一. 网络基础

BS（Browser/Server，浏览器/服务器架构）

CS（Client/Server，客户端/服务器架构）

二. TCP Socket通信

三. Socket类

四. 聊天实例

五. UDP Socket

六. 数据交换格式

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一. 网络基础

网络是将不同地理位置的计算机和设备连接在一起，使它们能够相互通信和共享资源的系统。

网络的组成部分：

1. 节点：包括计算机、服务器、智能手机、路由器等设备。
2. 通信链路：用于连接节点的物理介质，如双绞线、光纤、无线电波等。

网络的类型：

1. 局域网（LAN）：覆盖较小的地理范围，如办公室、学校或家庭。
2. 广域网（WAN）：跨越较大的地理区域，通常由多个局域网通过公共网络连接而成。

网络协议：
协议是网络中设备之间通信的规则和标准。常见的网络协议包括：

1. TCP/IP（传输控制协议/网际协议）：是互联网的基础协议簇，包括 IP、TCP、UDP 等。
   • IP 负责在网络中寻址和路由数据包。
   • TCP 提供可靠的、面向连接的数据传输服务。
   • UDP 提供不可靠的、无连接的数据传输服务。
2. HTTP（超文本传输协议）：用于在 Web 浏览器和服务器之间传输网页和相关数据。
3. FTP（文件传输协议）：用于在网络上传输文件。

IP 地址和域名：

1. IP 地址：是给网络上的设备分配的唯一标识符，如 192.168.1.1 。
2. 域名：如 www.example.com ，更便于人类记忆，通过域名系统（DNS）解析为对应的 IP 地址。

网络拓扑结构：
描述网络中设备的连接方式，常见的有总线型、星型、环型、树型和网状型。

例如，在一个公司的网络中，各个部门的计算机通过交换机组成局域网，这些局域网再通过路由器连接到互联网，员工可以通过网络访问公司内部的服务器获取资源，也可以通过浏览器访问外部网站，这都依赖于网络的各种组成部分、协议和拓扑结构的协同工作。

BS（Browser/Server，浏览器/服务器架构）

在 BS 架构中，客户端使用浏览器作为用户界面，服务器端负责处理业务逻辑和数据存储。用户通过浏览器向服务器发送请求，服务器处理请求后将结果返回给浏览器展示。

优点：

• 部署和维护方便，只需更新服务器端。
• 跨平台性好，用户通过各种支持浏览器的设备访问。
• 成本相对较低，无需为每个客户端安装软件。

例如，常见的在线办公软件、电商平台大多采用 BS 架构。

CS（Client/Server，客户端/服务器架构）

CS 架构中，客户端和服务器端都承担一定的功能。客户端通常具有更丰富的用户界面和部分处理能力，服务器端主要负责数据管理和核心业务逻辑。

优点：

• 响应速度快，部分处理在客户端完成。
• 可离线使用，一些功能在客户端本地实现，不依赖网络。

例如，大型游戏、专业设计软件等常采用 CS 架构。

二. TCP Socket通信

TCP Socket 通信是一种基于 TCP 协议的网络编程接口，用于在不同的进程或计算机之间进行可靠的数据传输。

TCP 协议的特点：

• 面向连接：在通信之前，客户端和服务器端需要建立连接。
• 可靠传输：通过确认、重传和拥塞控制等机制保证数据的无差错、按顺序到达。
• 字节流服务：TCP 把应用程序交下来的数据看成一连串的无结构的字节流。

Socket 概念：
Socket 是应用程序与网络协议栈之间的接口，它封装了通信的细节，使得开发者可以专注于应用逻辑。

TCP Socket 通信的工作流程：

服务器端：

1. 创建 ServerSocket 对象，并指定监听的端口。
2. 调用 accept() 方法阻塞等待客户端的连接请求。当有客户端连接时，返回一个新的 Socket 对象用于与该客户端通信。
3. 通过这个新的 Socket 对象的输入输出流进行数据的接收和发送。

客户端：

1. 创建 Socket 对象，指定服务器的 IP 地址和端口。
2. 连接服务器，如果连接成功，就可以通过该 Socket 对象的输入输出流与服务器进行数据交互。

数据传输：
可以使用 InputStream 读取数据，使用 OutputStream 写入数据。数据可以是字节形式，也可以通过转换为字符或其他数据类型进行处理。

异常处理：
在通信过程中，可能会出现各种异常，如连接失败、读写异常等，需要进行适当的捕获和处理。

关闭连接：
通信完成后，需要关闭 Socket 、输入输出流等资源，以释放系统资源。

应用场景：

• 即时通讯应用：如聊天软件。
• 文件传输：保证文件数据的完整和正确传输。
• 分布式系统中的节点通信：实现不同节点之间的协调和数据交换。

例如，一个在线文件下载服务，服务器端等待客户端的连接请求，客户端连接后发送文件请求，服务器端读取文件并通过 TCP 连接将数据发送给客户端。

总之，TCP Socket 通信是一种强大而灵活的网络通信方式，为各种网络应用提供了可靠的数据传输基础。但在实际开发中，需要仔细处理各种情况，以确保通信的稳定性和正确性。

三. Socket类

在 Java 中，Socket 类用于实现客户端与服务器之间的网络通信。

构造方法：

• Socket(String host, int port) ：创建一个连接到指定主机和端口的套接字。
• Socket(InetAddress address, int port) ：使用指定的 IP 地址和端口创建套接字。

常用方法：

• getInputStream() ：返回此套接字的输入流，用于读取服务器发送的数据。
• getOutputStream() ：返回此套接字的输出流，用于向服务器发送数据。
• getInetAddress() ：获取连接的远程主机的 IP 地址。
• getPort() ：获取连接的远程端口。
• close() ：关闭套接字，释放相关资源。

示例代码（客户端）：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class SocketClientExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8080)) {  // 连接本地主机的 8080 端口
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
            String message = "Hello, Server!";
            outputStream.write(message.getBytes());

            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int bytesRead = inputStream.read(buffer);
            String response = new String(buffer, 0, bytesRead);
            System.out.println("Server response: " + response);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述示例中，创建了一个到指定地址和端口的 Socket 对象，然后向服务器发送数据，并接收服务器的响应。

注意事项：

• 在使用完 Socket 后，一定要调用 close() 方法关闭，以释放资源。
• 网络通信可能会出现各种异常，如连接超时、IO 异常等，需要进行适当的异常处理。

Socket 类为 Java 中的网络编程提供了基础，使得开发基于 TCP 协议的客户端应用变得相对简单和直观。

四. 聊天实例

服务端代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class ChatServer {
    public static void main(String[] args) {
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888)) {
            System.out.println("服务器启动，等待客户端连接...");

            Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("客户端已连接");

            // 输入输出流
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);

            String message;
            while ((message = in.readLine())!= null) {
                System.out.println("客户端: " + message);
                out.println("服务器: 已收到你的消息 - " + message);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public class ChatClient {
    public static void main(String[] args) {
        try (Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888)) {
            // 输入输出流
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);

            BufferedReader consoleReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            String message;
            while ((message = consoleReader.readLine())!= null) {
                out.println(message);
                System.out.println("服务器: " + in.readLine());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述代码中，服务端监听 8888 端口，等待客户端连接。客户端连接到本地的 8888 端口，并与服务端进行交互。用户在客户端输入消息，服务端接收并回复，实现简单的聊天功能。

五. UDP Socket

在 Java 中，DatagramSocket 类用于实现用户数据报协议（UDP）的网络通信。

构造方法：

• DatagramSocket() ：创建一个绑定到本地主机随机可用端口的 DatagramSocket 对象。
• DatagramSocket(int port) ：创建一个绑定到指定本地端口的 DatagramSocket 对象。
• DatagramSocket(int port, InetAddress laddr) ：创建一个绑定到指定本地地址和端口的 DatagramSocket 对象。

常用方法：

• send(DatagramPacket p) ：发送数据报。
• receive(DatagramPacket p) ：接收数据报。
• close() ：关闭套接字。

DatagramPacket 类：
用于封装要发送或接收的数据报。

构造方法：

• DatagramPacket(byte[] buf, int length) ：用于接收数据报。
• DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port) ：用于发送数据报。

示例代码（发送端）：

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

public class UDPSender {
    public static void main(String[] args) {
        try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket()) {
            String message = "Hello, UDP!";
            byte[] data = message.getBytes();

            InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, 8888);

            socket.send(packet);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

示例代码（接收端）：

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

public class UDPReceiver {
    public static void main(String[] args) {
        try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888)) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

            socket.receive(packet);

            String receivedMessage = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
            System.out.println("Received: " + receivedMessage);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

UDP 的特点：

• 无连接：不需要在发送数据之前建立连接。
• 不可靠：不保证数据报的顺序、不重复和不丢失。
• 高效：开销小，适用于实时性要求较高、对数据准确性要求相对较低的场景。

总之，UDP Socket 提供了一种快速但相对简单和不可靠的数据传输方式，在某些特定的应用中具有优势。

六. 数据交换格式

数据交换格式是用于在不同系统、应用程序或网络之间传输和共享数据的特定结构和规则。

常见的数据交换格式包括：

1. JSON（JavaScript Object Notation）：

   • 特点：轻量级、易于阅读和编写、易于机器解析和生成。
   • 示例：{"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}
   • 广泛应用于 Web 应用的前后端数据交互、配置文件等。

2. XML（eXtensible Markup Language）：

   • 特点：具有良好的自描述性、格式规范、可扩展性强。
   • 示例：<person><name>John</name><age>30</age><city>New York</city></person>
   • 常用于数据存储、配置文件、Web 服务等。

3. CSV（Comma-Separated Values）：

   • 特点：简单、以逗号分隔值，适合表格数据。
   • 示例：name,age,city\nJohn,30,New York
   • 常用于数据导出、导入，电子表格处理。

4. YAML（YAML Ain't Markup Language）：

   • 特点：简洁、易读，对缩进敏感。
   • 示例：

    name: John
    age: 30
    city: New York

• 常用于配置文件。

1. Protobuf（Protocol Buffers）：
   • 特点：高效的二进制格式、跨语言支持好、数据压缩率高。
   • 需要先定义 .proto 文件来描述数据结构。

例如，在一个电商网站中，商品信息可能以 JSON 格式从后端服务器发送到前端页面进行展示；而在数据备份时，可能会将用户数据以 CSV 格式导出。

选择数据交换格式时，需要考虑数据的复杂性、可读性、传输效率、跨语言支持等因素。