JavaEE|网络编程基础与Socket套接字

布满荆棘的人生 2024-03-26 10:41 60阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*   *  一、为什么需要网络编程
     *  二、什么是网络编程
     *  三、网络编程中的基本概念
     *   *  1.发送端和接收端
         *  2.请求和响应
         *  3.客户端和服务端
         *  4.常见的客户端服务端模型
     *  四、Socket套接字概念及分类
     *   *  1.概念
         *  2.分类
         *   *  1）流套接字：使用传输层TCP协议
             *  2）数据报套接字：使用传输层UDP协议
             *  3）原始套接字
     *  五、Java数据报套接字通信模型
     *  六、Java流套接字通信模型
     *  七、Socket编程注意事项

### 一、为什么需要网络编程 ###

在网络上可以获取的各种数据资源就叫做网络资源。

我们可以通过上网，查询到我们想要的资源，而这些丰富的网络资源就是通过网络编程来进行传输的。

与本地打开视频资源类似，只是视频文件资源的来源是网络。相比本地资源，网络提供了更为丰富的网络资源，比如视频资源、图片资源、文本资源等。

### 二、什么是网络编程 ###

网络编程就是**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/网络数据传输。**

这就意味，网络编程可以是，不同主机上的不同进程进行通信，也可以是同一台主机上的不同进程进行通信。

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-cW5nRfUg-1676714467290)(F:\\typora插图\\image-20230218105507184.png)\]][img-cW5nRfUg-1676714467290_F_typora_image-20230218105507184.png]

简言之，网络编程就是不同进程通过网络进行通信。

进程A：编程来获取资源

进程B：编程来发送/提供资源

这里边的核心就是学习Socket Api。是和传输层密切相关的。传输层提供了两个最核心的协议——udp\\TCp，他对应的也提供了两种风格，udp和tcp（第三种风格的是unix领域的套接字，现在早就没人用了）

Socket英译就是插座，这里我们的术语翻成了套接字（有一定历史背景，但是我不知道）

**网络编程本质上就是操作网卡。**

### 三、网络编程中的基本概念 ###

#### 1.发送端和接收端 ####

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。对应的发送端主机就是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。对应的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：收发端是相对的，或者说是由**网络数据传输流向决定**的，主动的就是发送端，被动的就是接收端。

#### 2.请求和响应 ####

一般，获取一个网络资源，涉及到两次网络数据传输。第一次就是请求，第二次就是响应。

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-YuwCey69-1676714467292)(F:\\typora插图\\image-20230218110309840.png)\]][img-YuwCey69-1676714467292_F_typora_image-20230218110309840.png]

#### 3.客户端和服务端 ####

在上述网络通信过程中，主机A的进程是获取服务/资源的一方，也称为客户端，主机B的进程是提供服务/资源的一方，也称为服务器。

#### 4.常见的客户端服务端模型 ####

最常见的场景，客户端是指给用户使用的程序，服务端是提供用户服务的程序：

1.  客户端先发送请求到服务端
2.  服务端根据请求数据，执行相应的业务处理
3.  服务端返回响应：发送业务处理结果
4.  客户端根据响应数据，展示处理结果（展示获取的资源，或提示保存资源的处理结果）

### 四、Socket套接字概念及分类 ###

#### 1.概念 ####

Socket套接字就是由系统提供用于网络通信的技术。

Socket套接字是基于TCP/IP协议进行网络通信的基本操作单元。

网络编程就是基于Socket套接字的网络程序开发。

#### 2.分类 ####

套接字是传输层专有的吗？它跟整套TCP/IP协议栈又有什么关系？？

##### 1）流套接字：使用传输层TCP协议 #####

TCP：即Transmission Control Protocol，传输控制协议。是传输层协议的一种。

TCP的特点：有连接、可靠传输、面向字节流、全双工

> 对于这里的有连接：
> 
> 需要连接建立了才能通信。
> 
> 对于这里的可靠传输：
> 
> 发送方能知道自己的消息是不是发过去了还是丢了。
> 
> 对于这里的面向字节流：传输数据是基于IO流。
> 
> 流式数据的特征就是在IO流没有关闭的情况下，是无边界的数据、可多次发送也可分开多次接受。和文件io/读写类似。
> 
> 对于这里的全双工：
> 
> 全双工：一个通信通道可以双向传输（A→B且B→A）。指A→B的同时B→A，是瞬时同步的。
> 
> 半双工：一个通信通道只允许单向传输（A→B或B→A）。

> 为什么tcp和udp都是全双工的？
> 
> 一根网线其实有8根线，有的负责上传有的负责下载，相当于8车道。
> 
> 不只是这里，整个计网大部分情况还是全双工
> 
> 宿舍的网不改成半双工用不了：
> 
> 与路由器和交换机配置有关

> 关于网速
> 
> 与传输的数据量（类比马路上跑的车辆）和带宽（类比马路的宽度）有关系。
> 
> 网络转发设备的转发能力是有上限的，他们转发的数据不只是我们自己的数据。一旦其中一个设备有问题，就会慢。
> 
> 上传比下载慢：是运营商的问题（上行带宽），下行带宽（一般都快于上行带宽）
> 
> 百度网盘是属于软件限速，和带宽没有关系。
> 
> idm是Internet download manager，好像是能提高下载速度，一般是浏览器插件。

##### 2）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）。一种传输层协议。

UDP特点：无连接、不可靠传输、面向数据包、全双工

> 对于这里面向数据包：
> 
> 可以理解为数据包为基本的收发单位。一个数据报可能是好几个字节。数据量大了，就多弄几个数据包，但是即使是数据量少了，比如一个字节，也不能说不包裹直接发送，必须封装成数据包进行发送。

##### 3）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。 是在unix角度来讲的，现在很少用。。

**仅作了解即可。**

### 五、Java数据报套接字通信模型 ###

对于UDP协议来讲，每次通信都不需要进行连接，并且一次发送全部数据，一次接收全部数据。

？？？？Java中使用UDP协议进行通信，主要基于**DatagramSocket类**来**创建数据报套接字**，基于DatagramPacket类对象来作为发送/接受UDP数据报。

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-GfyJUHov-1676714467292)(F:\\typora插图\\image-20230218124914699.png)\]][img-GfyJUHov-1676714467292_F_typora_image-20230218124914699.png]

### 六、Java流套接字通信模型 ###

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-T9izft4N-1676714467293)(F:\\typora插图\\image-20230218124741841.png)\]][img-T9izft4N-1676714467293_F_typora_image-20230218124741841.png]

### 七、Socket编程注意事项 ###

*  客户端和服务器：开发时，经常时基于一个主机开启两个进程作为客户端和服务器；应用时，一般是不同主机的分别作为客户端和服务器
 *  目的ip和目的端口号：两者分别表示了一次数据发送过程中要发送数据的终点主机（因为实际上一次数据传输过程中一般需要经过很多路由器等网络设备）和终点进程。
 *  **Socket编程我们是使用流套接字和数据报套接字，基于传输层的TCP或UDP协议，但应用层协议，也需要考虑，这块我们在后续来说明如何设计应用层协议**
 *  端口号和socket对象是多对一的
 *  端口被占用：即进程B试图绑定一个已经被另一个进程A绑定的端口号。此时会报这样的错误信息。
    
    ![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Blc10lOz-1676714467293)(F:\\typora插图\\image-20230218130019650.png)\]][img-Blc10lOz-1676714467293_F_typora_image-20230218130019650.png]
    
    解决办法：检查B进程试图绑定的端口号==>查看此端口号被哪个进程占用
    
    ·如果占用端口进程A不需要运行，就可以关闭A后，再启动需要绑定该端口的进程B
    
    ·如果需要运行，就修改进程B的绑定端口换成其他没有使用的端口。
    
    1.  在cmd输入 **netstat -ano | findstr** 端口号 ，则可以显示对应进程的pid。如以下命令显示了8888进程的pid
        
        ![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-PCLvjJBI-1676714467293)(F:\\typora插图\\image-20230218130556585.png)\]][img-PCLvjJBI-1676714467293_F_typora_image-20230218130556585.png]
    2.  在任务管理器（ctrl+alt+delete）中，通过pid查找进程
        
        ![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-R2q1qMbF-1676714467294)(F:\\typora插图\\image-20230218130930042.png)\]][img-R2q1qMbF-1676714467294_F_typora_image-20230218130930042.png]

[img-cW5nRfUg-1676714467290_F_typora_image-20230218105507184.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/26/c421034836754f6a98f995779041b97e.png
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