【Java学习笔记（十四）】之网络编程要点及TCP，UDP程序示例

缺乏、安全感 2023-10-07 14:38 56阅读 0赞

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**老规矩–妹妹镇楼：**

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### 一． 网络编程三要素 ###

#### （一） IP地址 ####

网络中设备的唯一标识。

#### （二） 端口 ####

网络通信中应用程序的标识

#### （三） 协议 ####

网络通信的协议 ，对数据的传输格式，传输速率等都有统一规定。

### 二． IP地址 ###

#### （一） IPv4 ####

给每个连接在网络上的主机分配一个**32bit的地址，也就是4个字节**， 为了方便使用，常常表示为十进制，称为点分十进制表示法。

#### （二） IPv6 ####

为了扩大地址空间，采用新的地址IPv6，**用128bit表示，每16个字节一组，分成8个十六进制数。**

#### （三）InetAddress类 ####

此类表示IP地址。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>static InetAddress getByName(String host)</td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>String getHostName()</td> 
   <td>获取此IP地址的主机名</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>String getHostAddress()</td> 
   <td>返回文本显示中的IP地址字符串</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 三． 端口 ###

用两个字节表示的整数，取值范围是0-65535.0-1023之间的端口号用于知名的应用程序，**若端口号被另一个服务或者应用占用，则当前程序会启动失败。**

### 四．协议 ###

#### （一）UDP协议 ####

##### 1. 概述 #####

**用户数据报协议 (User Datagram Protocol)。UDP是无连接通信协议**，在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。发送端不会确认接收端的状态就直接发送，接收端收到数据也不会向发送端发送反馈。

##### 2.应用 #####

由于使用 UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输

#### （二）TCP协议 ####

##### 1. 概述 #####

**传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。**

**TCP 协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。**

在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”

##### 2.三次握手 #####

发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠性。

（1） 第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认

（2） 第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求

（3） 第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接

### 五．UDP通信实例 ###

#### （一）UDP发送数据 ####

在通信的两端各建立一个Socket对象，用于发送和接受数据。DatagramSocket类是基于UDP协议的Socket。

##### 1. 构造方法 #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>DatagramSocket()</td> 
   <td>创建数据报套接字并将其绑定到本机地址上的任何可用端口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DatagramPacket(byte[] buf,int len,InetAddress add,int port)</td> 
   <td>创建数据包,发送长度为len的数据包到指定主机的指定端口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><br></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### 2. 常用方法 #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>void send(DatagramPacket p)</td> 
   <td>发送数据报包</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void close()</td> 
   <td>关闭数据报套接字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><br></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### 3. 步骤 #####

（1） 创建发送端的Socket对象。

（2） 创建数据并打包

（3） 发送数据

（4） 关闭发送端

##### 4. 示例 #####

package 网络编程;
    
    import java.io.IOException;
    import java.net.*;
    
    public class UDP发送数据 {
        
        public static void main(String[] args) throws IOException {
        
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
            byte[] bys = "hello world".getBytes();
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getByName("LAPTOP-R2809UF4"), 10086);
    
            ds.send(dp);
            ds.close();
        }
    }

#### （二）UDP接受数据 ####

##### 1. 常用方法 #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>byte[] getData()</td> 
   <td>返回数据缓冲区</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int getLength()</td> 
   <td>返回要发送的数据的长度或接收的数据的长度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void receive(DatagramPacket p)</td> 
   <td>从此套接字接受数据报包</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><br></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### 2. 示例 #####

package 网络编程;
    
    import java.io.IOException;
    import java.net.DatagramPacket;
    import java.net.DatagramSocket;
    import java.net.SocketException;
    
    public class UDP接受数据 {
        
        public static void main(String[] args) throws IOException {
        
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
            byte[] bys = new byte[1024];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
            ds.receive(dp);
            byte[] data = dp.getData();
            int len =  dp.getLength();
            String dataString = new String(data, 0, len);
            System.out.println("数据时："+ dataString);
    
            ds.close();
    
        }
    }

### 六．TCP通信实例 ###

#### （一）TCP发送数据 ####

TCP为客户端提供了Socket类，为服务端提供了ServerSocket类。

##### 1. 构造方法 #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Socket(InetAddress address,int port)</td> 
   <td>创建流套接字并将其连接到指定IP指定端口号</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Socket(String host, int port)</td> 
   <td>创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><br></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### 2. 常用方法 #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>InputStream getInputStream()</td> 
   <td>返回此套接字的输入流</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>OutputStream getOutputStream()</td> 
   <td>返回此套接字的输出流</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><br></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### 3. 步骤 #####

（1） 创建客户端的Socket对象。

（2） 获取输出流，写数据

（3） 客户端使用输入流接受服务器端的反馈数据

（4） 关闭客户端

##### 4. 示例 #####

package 网络编程;
    
    import java.io.IOException;
    import java.io.OutputStream;
    import java.net.Socket;
    
    public class TCP发送数据 {
        
        public static void main(String[] args) throws IOException {
        
            //创建客户端的Socket对象
            Socket s = new Socket("192.168.0.106", 6000);
    
            //获取输出流，写数据
            OutputStream os = s.getOutputStream();
            os.write("hello world".getBytes());
    
    //接收服务器反馈
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = is.read(bys);
        String data = new String(bys, 0, len);
        System.out.println("客户端：" + data);
    
            //释放资源
            s.close();
        }
    }

#### （二）TCP接受数据 ####

##### 1. 构造方法 #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>ServletSocket(int port)</td> 
   <td>创建绑定到指定端口的服务器套接字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><br></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### 2. 常用方法 #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Socket accept()</td> 
   <td>监听要连接到此的套接字并接受它</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><br></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### 3. 步骤 #####

（1）创建服务器端的ServerSocket对象。

（2）监听客户端的连接

（3）获取输入流，读数据

（4）服务器端通过输出流向客户端反馈。

（5）关闭服务器端

##### 4.示例 #####

package 网络编程;
    
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    
    public class TCP接受数据 {
        
        public static void main(String[] args) throws IOException {
        
            //创建服务器端的socket
            ServerSocket ss = new ServerSocket(6000);
            
            //监听客户端的链接
            Socket s = ss.accept();
    
            //获取输入流，读数据
            InputStream is = s.getInputStream();
            byte[] bys = new byte[1024];
            int len =  is.read(bys);
            String data = new String(bys, 0, len);
            System.out.println("数据是：" + data);
    
    //给出反馈
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        os.write("数据已经收到".getBytes());
    
            s.close();
            ss.close();
        }
    }

#### （三）注意事项 ####

**如何记忆TCP发送数据与接受数据的输入流，输出流的顺序?**

**客户端发送数据时，使用的是输出流，因为是向外发送；发送到服务器端，服务器端用输入流接受，因为数据是从外向里的**。反馈是从服务器端开始发送，同样向外发送都是使用输出流，客户端接受这个反馈时使用的是输入流。

[20200721223424816.JPG]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200721223424816.JPG