網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

java.net 包中提供了兩種常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持:

• UDP：用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(User Datagram Protocol)
• TCP：傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol)

TCP協(xié)議與UDP協(xié)議

TCP協(xié)議

• TCP協(xié)議進(jìn)行通信的兩個應(yīng)用進(jìn)程：客戶端、服務(wù)端

• 使用TCP協(xié)議前，須先建立TCP連接，形成基于字節(jié)流的傳輸數(shù)據(jù)通道
• 傳輸前，采用“三次握手”方式，點(diǎn)對點(diǎn)通信，是可靠的
  • TCP協(xié)議使用重發(fā)機(jī)制，當(dāng)一個通信實(shí)體發(fā)送一個消息給另一個通信實(shí)體后，需要收到另一個通信實(shí)體確認(rèn)信息，如果沒有收到另一個通信實(shí)體確認(rèn)信息，則會再次重復(fù)剛才發(fā)送的消息
• 在連接中可進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的傳輸
  傳輸完畢，需釋放已建立的連接，效率低

UDP協(xié)議

• UDP協(xié)議進(jìn)行通信的兩個應(yīng)用進(jìn)程：發(fā)送端、接收端
• 將數(shù)據(jù)、源、目的封裝成數(shù)據(jù)包(傳輸?shù)幕締挝?，不需要建立連接
• 發(fā)送不管對方是否準(zhǔn)備好，接收方收到也不確認(rèn)，不能保證數(shù)據(jù)的完整性，故是不可靠的
• 每個數(shù)據(jù)報(bào)的大小限制在64K內(nèi)
• 發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束時無需釋放資源，開銷小，通信效率高
• 適用場景：音頻、視頻和普通數(shù)據(jù)的傳輸。例如視頻會議

生活案例

TCP生活案例：打電話

UDP生活案例：發(fā)送短信、發(fā)電報(bào)

區(qū)別

• TCP：可靠的連接(發(fā)送數(shù)據(jù)前，需要三次握手、四次揮手)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的傳輸，效率低。
• UDP：不可靠的連接(發(fā)送前，不需要確認(rèn)對方是否在)、使用數(shù)據(jù)報(bào)傳輸(限制在64kb以內(nèi))、效率高。

TCP協(xié)議

三次握手

TCP協(xié)議中，在發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備階段，客戶端與服務(wù)器之間的三次交互，以保證連接的可靠。

完成三次握手，連接建立后，客戶端和服務(wù)器就可以開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。由于這種面向連接的特性，TCP協(xié)議可以保證傳輸數(shù)據(jù)的安全，所以應(yīng)用十分廣泛，例如下載文件、瀏覽網(wǎng)頁等。

四次揮手

TCP協(xié)議中，在發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束后，釋放連接時需要經(jīng)過四次揮手。

• 第一次揮手：客戶端向服務(wù)器端提出結(jié)束連接，讓服務(wù)器做最后的準(zhǔn)備工作。此時，客戶端處于半關(guān)閉狀態(tài)，即表示不再向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)了，但是還可以接受數(shù)據(jù)。
• 第二次揮手：服務(wù)器接收到客戶端釋放連接的請求后，會將最后的數(shù)據(jù)發(fā)給客戶端。并告知上層的應(yīng)用進(jìn)程不再接收數(shù)據(jù)。
• 第三次揮手：服務(wù)器發(fā)送完數(shù)據(jù)后，會給客戶端發(fā)送一個釋放連接的報(bào)文。那么客戶端接收后就知道可以正式釋放連接了。
• 第四次揮手：客戶端接收到服務(wù)器最后的釋放連接報(bào)文后，要回復(fù)一個徹底斷開的報(bào)文。這樣服務(wù)器收到后才會徹底釋放連接。這里客戶端，發(fā)送完最后的報(bào)文后，會等待2MSL，因?yàn)橛锌赡芊?wù)器沒有收到最后的報(bào)文，那么服務(wù)器遲遲沒收到，就會再次給客戶端發(fā)送釋放連接的報(bào)文，此時客戶端在等待時間范圍內(nèi)接收到，會重新發(fā)送最后的報(bào)文，并重新計(jì)時。如果等待2MSL后，沒有收到，那么徹底斷開。
  

網(wǎng)絡(luò)編程API

Socket類

基本介紹

示意圖:

理解客戶端、服務(wù)端

• 客戶端：

  • 自定義
  • 瀏覽器(browser — server)

• 服務(wù)端：

  • 自定義
  • Tomcat服務(wù)器

TCP網(wǎng)絡(luò)編程

通信模型

例題1

客戶端發(fā)送內(nèi)容給服務(wù)端，服務(wù)端將內(nèi)容打印到控制臺上。

public class TCPTest1 {//客戶端@Testpublic void client() {Socket socket = null;OutputStream os = null;try {// 1.創(chuàng)建一個SocketInetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("127.0.0.1"); //聲明ip地址int port = 8989; //聲明端口號socket = new Socket(inetAddress,port);// 2.發(fā)送數(shù)據(jù)os = socket.getOutputStream();os.write("你好，我是客戶端，請多多關(guān)照".getBytes());} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {// 3.關(guān)閉socket、流try {if (socket != null)socket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (os != null)os.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}//服務(wù)端@Testpublic void server() {ServerSocket serverSocket = null;Socket socket = null; //阻塞式方法InputStream is = null;try {// 1.創(chuàng)建一個ServerSocketint port = 8989;serverSocket = new ServerSocket(port);// 2.調(diào)用accept()，接收客戶端的Socketsocket = serverSocket.accept();System.out.println("服務(wù)器端已開啟");System.out.println("收到了來自于" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "的連接");// 3.接收數(shù)據(jù)is = socket.getInputStream();byte[] buffer = new byte[1024];ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); //內(nèi)部維護(hù)了一個byte[]int len;while ((len = is.read(buffer)) != -1) {// 錯誤的，可能會出現(xiàn)亂碼
//                String str = new String(buffer,0,len);
//                System.out.println(str);//正確的baos.write(buffer,0,len);}System.out.println(baos.toString());System.out.println("\n數(shù)據(jù)接收完畢");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {// 4.關(guān)朗Socket、ServerSocket、流try {if (socket != null) {socket.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (serverSocket != null) {serverSocket.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (is != null) {is.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}

例題2

客戶端發(fā)送文件給服務(wù)端，服務(wù)端將文件保存在本地。

public class TCPTest2 {//客戶端@Testpublic void client() {// 1.創(chuàng)建Socket// 指明對方（即為服務(wù)器）的ip地址和端口號Socket socket = null;FileInputStream fis = null;OutputStream os = null;try {InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");int port = 9090;socket = new Socket(inetAddress,port);// 2.創(chuàng)建File的實(shí)例、FileInputstream的實(shí)例File file = new File("huan.jpg");fis = new FileInputStream(file);// 3.通過Socket，獲取輸出流os = socket.getOutputStream();// 讀寫數(shù)據(jù)byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {os.write(buffer,0,len);}System.out.println("數(shù)據(jù)發(fā)送完畢");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {// 4.關(guān)閉Socket和相關(guān)的流try {if (os != null) {os.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (fis != null) {fis.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (socket != null) {socket.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}//服務(wù)端@Testpublic void server() {ServerSocket serverSocket = null;Socket socket = null;InputStream is = null;FileOutputStream fos = null;try {// 1.創(chuàng)建ServerSocketint port = 9090;serverSocket = new ServerSocket(port);// 2.接收來自于客戶端的socket:accept()socket = serverSocket.accept();// 3.通過Socket獲取一個輸入流is = socket.getInputStream();// 4.創(chuàng)建File類的實(shí)例、File0utputstream的實(shí)例File file = new File("huan_copy.jpg");fos = new FileOutputStream(file);// 5.讀寫過程byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = is.read(buffer)) != -1) {fos.write(buffer,0,len);}System.out.println("數(shù)據(jù)接收完畢");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {// 6.關(guān)閉相關(guān)的Socket和流try {if (fos != null) {fos.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (is != null) {is.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (socket != null) {socket.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (serverSocket != null) {serverSocket.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (is != null) {is.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}

例題3

從客戶端發(fā)送文件給服務(wù)端，服務(wù)端保存到本地。并返回“發(fā)送成功"給客戶端。并關(guān)閉相應(yīng)的連接。

public class TCPTest3 {//客戶端@Testpublic void client() {// 1.創(chuàng)建Socket// 指明對方（即為服務(wù)器）的ip地址和端口號Socket socket = null;FileInputStream fis = null;OutputStream os = null;ByteArrayOutputStream baos = null;InputStream is = null;try {InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");int port = 9090;socket = new Socket(inetAddress, port);// 2.創(chuàng)建File的實(shí)例、FileInputstream的實(shí)例File file = new File("huan.jpg");fis = new FileInputStream(file);// 3.通過Socket，獲取輸出流os = socket.getOutputStream();// 4.讀寫數(shù)據(jù)byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {os.write(buffer, 0, len);}System.out.println("數(shù)據(jù)發(fā)送完畢");// 5.客戶端表明不再繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)socket.shutdownOutput();// 6.接收來自于服務(wù)器端的數(shù)據(jù)is = socket.getInputStream();baos = new ByteArrayOutputStream();byte[] buffer1 = new byte[5];int len1;while ((len1 = is.read(buffer1)) != -1) {baos.write(buffer1, 0, len1);}System.out.println(baos.toString());} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {// 7.關(guān)閉Socket和相關(guān)的流try {baos.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}try {is.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (os != null) {os.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (fis != null) {fis.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (socket != null) {socket.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}//服務(wù)端@Testpublic void server() {ServerSocket serverSocket = null;Socket socket = null;InputStream is = null;FileOutputStream fos = null;OutputStream os = null;try {// 1.創(chuàng)建ServerSocketint port = 9090;serverSocket = new ServerSocket(port);// 2.接收來自于客戶端的socket:accept()socket = serverSocket.accept();// 3.通過Socket獲取一個輸入流is = socket.getInputStream();// 4.創(chuàng)建File類的實(shí)例、File0utputstream的實(shí)例File file = new File("huan_copy2.jpg");fos = new FileOutputStream(file);// 5.讀寫過程byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = is.read(buffer)) != -1) {fos.write(buffer, 0, len);}// 6.服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶端os = socket.getOutputStream();os.write("你的圖片很漂亮，我接收到了".getBytes());System.out.println("數(shù)據(jù)接收完畢");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {// 7.關(guān)閉相關(guān)的Socket和流try {os.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (fos != null) {fos.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (is != null) {is.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (socket != null) {socket.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (serverSocket != null) {serverSocket.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (is != null) {is.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}

【案例】聊天室

聊天室模型

服務(wù)器端

public class ChatSeverTest {//這個集合用來存儲所有在線的客戶端static ArrayList<Socket> online = new ArrayList<Socket>();public static void main(String[] args) throws IOException {//1、啟動服務(wù)器，綁定端口號ServerSocket server = new ServerSocket(8989);//2、接收n多的客戶端同時連接while (true) {Socket accept = server.accept();online.add(accept);//把新連接的客戶端添加到online列表中MessageHandler mh = new MessageHandler(accept);mh.start();}}static class MessageHandler extends Thread {private Socket socket;private String ip;public MessageHandler(Socket socket) {super();this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {try {ip = socket.getInetAddress().getHostAddress();//插入：給其他客戶端轉(zhuǎn)發(fā)“我上線了”sendToOther(ip+"上線了");//(1)接收該客戶端的發(fā)送的消息InputStream input = socket.getInputStream();InputStreamReader reader = new InputStreamReader(input);BufferedReader br = new BufferedReader(reader);String str;while ((str = br.readLine()) != null) {//(2)給其他在線客戶端轉(zhuǎn)發(fā)sendToOther(ip + ":" + str);}sendToOther(ip + "下線了");} catch (IOException e) {try {sendToOther(ip + "掉線了");} catch (Exception e1) {e1.printStackTrace();}} finally {//從在線人員中移除我online.remove(socket);}}//封裝一個方法：給其他客戶端轉(zhuǎn)發(fā)xxx消息public void sendToOther(String message) throws IOException {//遍歷所有的在線客戶端，一一轉(zhuǎn)發(fā)for (Socket on : online) {OutputStream every = on.getOutputStream();PrintStream ps = new PrintStream(every);ps.println(message);}}}
}

客戶端

public class ChatClientTest {public static void main(String[] args) throws Exception {//1、連接服務(wù)器Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8989);//2、開啟兩個線程//(1)一個線程負(fù)責(zé)看別人聊，即接收服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的消息Receive receive = new Receive(socket);receive.start();//(2)一個線程負(fù)責(zé)發(fā)送自己的話Send send = new Send(socket);send.start();send.join();//等我發(fā)送線程結(jié)束了，才結(jié)束整個程序socket.close();}
}class Send extends Thread{private Socket socket;public Send(Socket socket) {super();this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {try {OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//按行打印PrintStream ps = new PrintStream(outputStream);Scanner input = new Scanner(System.in);//從鍵盤不斷的輸入自己的話，給服務(wù)器發(fā)送，由服務(wù)器給其他人轉(zhuǎn)發(fā)while (true) {System.out.println("自己的話：");String str = input.nextLine();if ("bye".equals(str)) {break;}ps.println(str);}input.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}class Receive extends Thread{private Socket socket;public Receive(Socket socket) {super();this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {try {InputStream inputStream = socket.getInputStream();Scanner input = new Scanner(inputStream);while (input.hasNextLine()) {String line = input.nextLine();System.out.println(line);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

UDP網(wǎng)絡(luò)編程

通信模型

示例

public class UDPTest {//發(fā)送端@Testpublic void sender() throws Exception {//1.創(chuàng)建DatagramSocket的實(shí)例DatagramSocket ds = new DatagramSocket();//2、將數(shù)據(jù)、目的地的ip，目的地的端口號部封裝在DatagramPacket數(shù)據(jù)報(bào)中InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");int port = 9090;byte[] bytes = "我是發(fā)送端".getBytes("utf-8");DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length, inetAddress, port);//發(fā)送數(shù)據(jù)ds.send(packet);ds.close();}//接收端@Testpublic void receiver() throws IOException {//1.創(chuàng)建DatagramSocket的實(shí)例int port = 9090;DatagramSocket ds = new DatagramSocket(port);//2. 創(chuàng)建數(shù)據(jù)報(bào)的對象，用于接收發(fā)送端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)byte[] buffer = new byte[1024 * 64];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);//3.接收數(shù)據(jù)ds.receive(packet);//4.獲取數(shù)據(jù)，并打印到控制臺上String str = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());System.out.println(str);ds.close();}
}