【Socket套接字编程】（实现TCP和UDP的通信）

最新推荐文章于 2024-10-03 10:13:34 发布

明志学编程-

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分类专栏： JavaEE初阶文章标签： tcp/ip udp 网络协议

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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）。

在这里插入图片描述

当然，我们只要满⾜进程不同就⾏；所以即便是同⼀个主机，只要是不同进程，基于⽹络来传输数据，也属于⽹络编程。
特殊的，对于开发来说，在条件有限的情况下，⼀般也都是在⼀个主机中运⾏多个进程来完成⽹络编程。
但是，我们⼀定要明确，我们的⽬的是提供⽹络上不同主机，基于⽹络来传输数据资源：
进程A：编程来获取⽹络资源
进程B：编程来提供⽹络资源

2、Socket套接字

2.1、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。
操作系统提供的网络编程的API就称为 “ socket api ”

2.2、分类

Socket套接字主要针对传输层协议划分为如下三类：

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。以下为TCP的特点（细节后续再学习）：

有连接
可靠传输
⾯向字节流
全双工
有接收缓冲区，也有发送缓冲区
⼤⼩不限
对于字节流来说，可以简单的理解为，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，可以多次发送，也可以分开多次接收。

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。以下为UDP的特点（细节后续再学习）：

⽆连接
不可靠传输
⾯向数据报
全双工
有接收缓冲区，⽆发送缓冲区
⼤⼩受限：⼀次最多传输64k
对于数据报来说，可以简单的理解为，传输数据是⼀块⼀块的，发送⼀块数据假如100个字节，必须⼀次发送，接收也必须⼀次接收100个字节，⽽不能分100次，每次接收1个字节。

Unix 域套接字 -------不能跨主机通信，只能本机上的进程和进程之间的通信

在这里插入图片描述

3、UDP数据报套接字编程

3.1、API 介绍

📚DatagramSocket

系统中，本身就有socket这样的概念，DatagramSocket就是对于操作系统的socket概念的封装
系统中的socket,可以理解成是一种文件
文件是一个广义的概念~~
socket文件，就可以视为是"网卡"这种硬件设备的抽象表现形式.
针对socket文件的读写操作就相当于针对网卡这个硬件设备进行读写.
此处，DatagramSocket就可以视为是"操作网卡"的遥控器.
针对这个对象进行读写操作，就是在针对网卡进行读写操作.

DatagramSocket是UDP Socket ，⽤于发送和接收UDP数据报

DatagramSocket构造方法：

方法签名	方法说明
DatagramSocket()	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）
DatagramSocket(int port)	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）

DatagramSocket 方法：

方法签名	方法说明
void receive(DatagramPacket p)	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）
voidsend(DatagramPacket p)	从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送）
void close()	关闭此数据报套接字

📚DatagramPacket

DatagramPacket是UDP Socket发送和接收的数据报。
Datagram Packet 构造方法：

方法签名	方法说明
DatagramPacket(byte[] buf, int length)	构造⼀个DatagramPacket以⽤来接收数据报，接收的数据保存在字节数组（第⼀个参数buf）中，接收指定⻓度（第⼆个参数length）
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress address)	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到指定⻓度（第⼆个参数length）。address指定⽬的主机的IP 和端⼝号

Datagram Packet 方法：

方法签名	方法说明
InetAddress getAddress()	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
int getPort()	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
byte[] getData()	获取数据报中的数据

构造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

InetSocketAddress（SocketAddress的⼦类）构造⽅法：

⽅法签名	⽅法说明
InetSocketAddress(InetAddress addr, int port)	创建⼀个Socket地址，包含IP地址和端⼝号

3.2、基于UDP的Socket通信

步骤分析:

服务器端先启动，创建DatagramSocket对象，监听端口，用于接收

服务器端创建DatagramPacket对象，打包用于接收的数据包

服务器阻塞等待接收

客户端启动，创建DatagramSocket对象，监听端口，用于接收

客户端创建DatagramPacket对象，打包用于发送的数据包

客户端发送数据，服务端接收

服务端接收数据后，创建DatagramPacket对象，打包用于发送的数据包，发送数据

客户端创建DatagramPacket对象，打包用于接收的数据包，阻塞等待接收

客户端接收服务端数据，断开连接，释放资源