【网络编程】——UDP和TCP通信方式

缺乏、安全感 2022-06-16 11:26 287阅读 0赞

公司有计划打算做消息推送，自己也是闲着没事稍微了解一下，从基础开始学习以便真正使用的时候不用太过紧张吧。消息推送在各种应用非常的常见，这是网络编程的一种，还是从根本上开始了解吧。

# 一、IP和端口号 #

网络中的计算机能够进行通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识号来指定接收数据的计算机或者发送数据的计算机。这个标识号就是IP地址，唯一标识计算机，IP地址现在广泛使用版本是IPv4。一张图说明IP地址和端口号的作用。

![Center][]

# 二、InteAddress #

JDK中提供一个类InteAddress，该类封装了IP地址，提供与IP地址相关的方法。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 方法声明 </td> 
 <td> 功能描述 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> InetAddress getByName(String host) </td> 
 <td> 参数host代表指定主机，给定主机的主机名，确定主机IP </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> InetAddress getLocalhost() </td> 
 <td> 创建一个本地主机的InetAddress对象 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> String getHostName（） </td> 
 <td> 得到IP地址对于的主机名，若是本机则是计算机名，不是则是域名，没有域名则是IP地址 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> boolean isReachable（int timeout） </td> 
 <td> 判断指定时间内地址能否到达 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> String getHostAddress（） </td> 
 <td> 得到字符串格式的IP地址 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

用demo说明上述方法

package test;
    
    import java.net.InetAddress;
    
    public class InetAddressDemo
    {
    
        /**
         * @Title: main
         * @Description: InetAddress的常用方法
         * @author 贾文静
         * @param args
         * @throws Exception
         * @throws
         * @date:2017-5-16.上午9:04:36
         */
        public static void main(String[] args) throws Exception
        {
            // 创建表示本机的InetAddress对象
            InetAddress localAddress = InetAddress.getLocalHost();
            // 在给定主机名的前提下创建InetAddress对象
            InetAddress remoteAddress = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            // 获取PC的ip地址
            System.out.println("本机的IP地址：" + localAddress.getHostAddress());
            // 根据主机名创建的InetAddress获取IP地址
            System.out.println("baidu的IP地址：" + remoteAddress.getHostAddress());
            // 判断本机在指定时间中能否到底目标主机，demo演示3秒钟本机能否到百度的地址
            System.out.println("3秒是否可达：" + remoteAddress.isReachable(3000));
            // 得到IP地址的主机名
            System.out.println("baidu的主机名：" + remoteAddress.getHostName());
            // 获取本地的主机名
            System.out.println("本机的主机名：" + localAddress.getHostName());
        }
    
    }

运行显示：

![Center 1][]

# 三、通信 #

通信协议有两种UDP和TCP，从简单的程度来说UDP发送端和接收端不需要建立逻辑连接，一次发送就可以解决。而TCP需要“三次握手”才能完成。所以这两种方式的通信过程是不同的。

## 1、UDP ##

发送过程需要两个类DatagramPacket和DatagramSocket。

DatagramPacket类似于物流中心两个站点发送的货物，发送的货物一般都在装载到集装箱中。而UDP中发送和接收的数据也需要一个集装箱进行打包，DatagramPacket就承担了这项任务，对数据进行装载。有了集装箱还有需要有站点来接收货物，DatagramSocket就类似于站点接收“集装箱”。

接收端

package test;
    import java.net.DatagramPacket;
    import java.net.DatagramSocket;
    
    public class DatagramPacketServer
    {
    
        /**
         * @Title: main
         * @Description: UDP接收端Demo
         * @author 贾文静
         * @param args
         * @throws Exception
         * @throws
         * @date:2017-5-16.上午9:51:30
         */
        public static void main(String[] args) throws Exception
        {
            // 用于存放接收的数据
            byte[] buf = new byte[1024];
            // DatagramSocket类似于码头，接收DatagramPacket的数据包
            // 定义一个datagramsocket对象，端口号为8954
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8954);
            // DatagramPacket类似于集装箱，封箱发送端和接收端的数据
            // 指定了封装数据字节数组和数据的大小
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, 1024);
            System.out.println("等待接收数据");
            // 接收发送端的数据，如果没有则进入堵塞状态
            ds.receive(dp);
            // 获取发送数据的具体内容，长度，获取发送的IP地址字符串格式的ip地址，以及端口号
            String str = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()) + "from"
                    + dp.getAddress().getHostAddress() + ":" + dp.getPort();
            // 打印获取到的内容
            System.out.println(str);
            // 释放资源
            ds.close();
        }
    
    }

展示一下什么叫做进入堵塞状态，就是在发送端还没有传递数据的时候即发送端没有运行的时候：  
     ![Center 2][]

发送端：

package test;
    
    import java.net.DatagramPacket;
    import java.net.DatagramSocket;
    import java.net.InetAddress;
    
    /**
     * @ClassName: DatagramPacketClient
     * @Description: 发送端展示
     * @author 贾文静
     * @date 2017-5-16 上午9:52:02
     * 
     */
    public class DatagramPacketClient
    {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception
        {
            // 创建一个datagramsocket对象，指定端口为3000，如果不指定，在运行期间端口随意分配
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket(3000);
            // 要发送的数据
            String str = "hello world";
            // 创建一个要发送的数据包，包括发送数据，数据长度，接收端ip地址以及端口号
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(str.getBytes(), str.length(),
                    InetAddress.getByName("jiawenjing"), 8954);
            System.out.println("发送信息");
            // 发送数据
            ds.send(dp);
            // 释放资源
            ds.close();
        }
    }

此时运行发送端之后再看接收端的显示内容。

![Center 3][]

## 2、TCP ##

TCP和UDP一样都是两台计算机之间的通信，通信端都需要创建Socket对象，区别在于UDP只需要发送端和接收端，不区分客户端和服务端，计算机之间可以任意发送数据。而TCP通信严格区分客户端和服务端，必须由客户端首先去连接服务端才能实现通信。服务端不能主动连接客户端，而且服务端程序需要事先启动，等待客户端连接。

JDK中提供Socket类表示客户端，ServerSocket表示服务端。首先创建一个ServerSocket对象，相当于开启一个线程，等待客户端连接。客户端创建一个Socket对象发送请求连接。

服务端：

import java.io.OutputStream;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    
    public class TcpServer
    {
        public static void main(String[] args) throws Exception
        {
            // 创建TCPServer对象，调用listen（）方法
            new TcpServer().listen();
        }
    
        // 创建一个通信端口
        private static final int PORT = 7788;
    
        public void listen() throws Exception
        {
            // 创建ServerSocket对象，并且指定了端口号
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT);
            // 调用ServerSocket对象的accept()方法接收数据
            Socket client = serverSocket.accept();
            // 获取客户端的输出流
            OutputStream os = client.getOutputStream();
            System.out.println("开始与客户端交换数据");
            //输出到客户端
            os.write(("欢迎你来访").getBytes());
            // 模拟执行其他功能占用的时间
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println("结束与客户端交互数据");
    
            os.close();
            client.close();
        }
    
    }

客户端：

import java.io.InputStream;
    import java.net.InetAddress;
    import java.net.Socket;
    
    public class TcpSocket
    {
        public static void main(String[] args) throws Exception
        {
            // 创建TCPSocket连接，客户端去连接数据
            new TcpSocket().connect();
        }
    
        // 创建通信端口与要连接的服务端一致
        private static final int PORT = 7788;
    
        public void connect() throws Exception
        {
            // 创建Socket对象，连接到给出地址以及端口号
            Socket client = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), PORT);
            // 得到接收数据的流
            InputStream is = client.getInputStream();
            // 定义1024个字节数组的缓冲区
            byte[] buf = new byte[1024];
            // 将数据读到缓冲区中
            int len = is.read(buf);
            // 将缓冲区中的数据输出
            System.out.println(new String(buf, 0, len));
            // 关闭socket对象，释放资源
            client.close();
        }
    
    }

![Center 4][]

# 总结 #

IP和端口是网络编程开始的前提，对常用方法个人认为必须有个很好的认知。网络编程涉及到UDP和TCP通信的几个类，还有相关的方法具体还需要多多练习使用。

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[Center 2]: /images/20220616/27f5b83097c541daa2c5cadbf77c5942.png
[Center 3]: /images/20220616/45ae672983804938b62dacb54156b937.png
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