目录
1.什么是网络编程
网络编程中的基本概念
常见的客户端服务端模型
2.Socket套接字
Socket套接字分类
举例对比TCP和UDP
3.UDP数据报套接字编程
DatagramSocket API
DatagramPacket API
InetSocketAddress API
4.实现一个简单的UDP回显服务器与客户端
服务端与客户端的执行关系
代码
1.什么是网络编程
网络编程，指网络上的主机，通过不同的进程，以编程的方式实现网络通信（或称为网络数据传输）。
注意：也可以是同一个主机的不同进程
网络编程中的基本概念
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：发送端和接收端只是相对的，只是一次网络数据传输产生数据流向后的概念。
请求和响应
一般来说，获取一个网络资源，涉及到两次网络数据传输：
- 第一次：请求数据的发送
- 第二次：响应数据的发送。
好比在快餐店点一份炒饭：先要发起请求：点一份炒饭，再有快餐店提供的对应响应：提供一份炒饭
客户端和服务端
服务端 ：在常见的网络数据传输场景下，把 提供服务 的一方进程，称为服务端，可以提供对外服务。客户端 ： 获取服务 的一方进程，称为客户端。
常见的客户端服务端模型
2.Socket套接字
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。
Socket套接字分类
Socket套接字主要针对传输层协议分为如下三类：
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。
TCP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
传输数据时基于IO流，没有边界，可以多次发送，多次接收。
数据报套接字：使用传输层UDP协议
UDP，即User Datagram Protocol(用户数据报协议)，传输层协议。
补充：数据报是通过网络传输的数据的基本单元，包含一个报头（header）和数据本身，其中报头描述了数据的目的地以及和其它数据之间的关系。
UDP特点：
- 无连接
- 不可靠传输
- 面向数据报
- 有接收缓冲区，有发送缓冲区
- 大小受限，一次最多传输64K
传输数据时一个整体的传输，不能分开发送。
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。
举例对比TCP和UDP
1.有无连接
TCP相当于打电话（接听放必须要接通电话双方才可以通信）
UDP相当于发短信（对方有没有开机都不重要）
2.可靠传输
打电话时必须要经过拨号，接听后才可以童话，发短信发出去就不管了。如果数据包在传输的过程中丢了，TCP会有重传机制，UDP丢了就是丢了。
3.面向字节流：打电话说一个字对方就可以听到一个字
面向数据报：发短信法一条的信息，对方收到才可以阅读
4.有接收缓冲区，也有发送缓冲区：可以打电话也可以接电话，可以发短信也可以收短信
5.大小不限：电话打完了说好了我挂了啊，时间不受限，短信的大小有限制（有字数限制）
3.UDP数据报套接字编程
DatagramSocket API
DatagramSocket是UDP Socket,用于发送和接收UDP数据报。
DatagramSocket构造方法：
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方法签名
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方法说明
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DatagramSocket()
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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（一般用于客户端）
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DatagramSocket(int
port)
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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）
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DatagramSocket方法：
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方法签名
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方法说明
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void receive(
DatagramPacket
p)
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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）
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void send(
DatagramPacket
p)
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从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送）
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void close()
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关闭此数据报套接字
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DatagramPacket API
DatagramPacket是UDP Socket发送和接收的数据报。
DatagramPacket构造方法：
|
方法签名
| |
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DatagramPacket(byte[]buf, int length)
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构造一个DatagramPacket
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，接收指定长度（第二个参数length）
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DatagramPacket(byte[]
buf, int offset, int length,
SocketAddress adress)
|
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
到指定长度（第二个参数
length
）。
address
指定目的主机的
IP
和端口号
|
DatagramPacket方法：
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方法签名
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方法说明
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InetAddress getAddress()
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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
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int getPort()
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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
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byte[] getData()
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获取数据报中的数据
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使用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 API
InetSocketAddress API（SocketAddress的子类）构造方法：
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方法签名
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方法说明
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InetSocketAddress(InetAddress addr, int port)
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创建一个
Socket
地址，包含
IP
地址和端口号
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4.实现一个简单的UDP回显服务器与客户端
回显：客户端发什么服务器就返回什么。
服务端与客户端的执行关系
代码
服务器端
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class UDPEchoServer {
// 定义一个用于服务器端的DatagramSocket
private DatagramSocket server;
/**
* 构造方法，完成服务器的初始化
* @param port 端口号
*/
public UDPEchoServer (int port) throws Exception {
if (port > 65535 || port < 1024) {
throw new Exception("端口号必须在1024 ~ 65535之间");
}
// 初始化服务器端的UDP服务
this.server = new DatagramSocket(port);
}
/**
* 对外提供服务
*/
public void start () throws IOException {
System.out.println("服务器已启动....");
// 循环接收用户的请求
while (true) {
// 1. 创建一个用于接收请求数据的DatagramPacket
DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[1024], 1024);
// 2. 接收请求, 把真实的内容填充到requestPacket
server.receive(requestPacket);
// 3. 从requestPacket获取数据
String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength(), "UTF-8");
// 4. 根据请求获取响应
String response = processor (request);
// 5. 把响应封装到DatagramPacket
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(StandardCharsets.UTF_8),
response.getBytes().length, requestPacket.getSocketAddress());
// 6. 发送数据
server.send(responsePacket);
// 7. 打印日志
System.out.printf("[%s:%d] request: %s, response: %s.\n", requestPacket.getAddress().toString(),
requestPacket.getPort(), request, response);
}
}
public String processor(String request) {
return request;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 初始化服务器
UDPEchoServer server = new UDPEchoServer(9999);
// 启动服务
server.start();
}
}
客户端
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Scanner;
public class UDPEchoClient {
// 定义一个用于客户端的DatagramSocket
private DatagramSocket client;
// 定义服务器的IP地址
private String serverIp;
// 定义服务器的端口号
private int port;
private SocketAddress address;
/**
* 构造方法,指定服务器的Ip地址和端口号
*
* @param serverIp 服务器IP
* @param port 端口号
*/
public UDPEchoClient (String serverIp, int port) throws SocketException {
this.client = new DatagramSocket();
this.serverIp = serverIp;
this.port = port;
this.address = new InetSocketAddress(serverIp, port);
}
public void start () throws IOException {
System.out.println("客户端已启动.");
// 循环接收用户的输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("->");
// 接收用户输入
String request = scanner.next();
// 1. 把请求内容包装成DatagramPacket
DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(StandardCharsets.UTF_8),
request.getBytes().length, address);
// 2. 发送数据
client.send(requestPacket);
// 3. 接收响应
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[1024], 1024);
// 4. 在receive方法中填充响应数据
client.receive(responsePacket);
// 5. 解析响应数据
String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength(), "UTF-8");
// 6. 打印日志
System.out.printf("request: %s, response: %s.\n", request, response);
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
UDPEchoClient client = new UDPEchoClient("127.0.0.1", 9999);
// 启动服务
client.start();
}
}
运行结果
