网络编程（2）-优快云博客

网络编程（2）

Soket类

-1-综述：

网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起构成唯一能识别的标识符套接字（Socket）。

通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点。

Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输。

一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端。

-2- Socket分类：

- 流套接字（stream socket）：使用TCP提供可依赖的字节流服务
  - ServerSocket：此类实现TCP服务器套接字。服务器套接字等待请求通过网络传入。
  - Socket：此类实现客户端套接字（也可以就叫“套接字”）。套接字是两台机器间通信的端点。
- 数据报套接字（datagram socket）：使用UDP提供“尽力而为”的数据报服务
  - DatagramSocket：此类表示用来发送和接收UDP数据报包的套接字。

-3- Socket相关类API

（1） ServerSocket类

ServerSocket类的构造方法：

ServerSocket(int port) ：创建绑定到特定端口的服务器套接字。

ServerSocket类的常用方法：

Socket accept()：侦听并接受到此套接字的连接。

（2） Socket类

Socket类的常用构造方法：

public Socket(InetAddress address,int port)：创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。
public Socket(String host,int port)：创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。

Socket类的常用方法：

public InputStream getInputStream()：返回此套接字的输入流，可以用于接收消息
public OutputStream getOutputStream()：返回此套接字的输出流，可以用于发送消息
public InetAddress getInetAddress()：此套接字连接到的远程 IP 地址；如果套接字是未连接的，则返回 null。
public InetAddress getLocalAddress()：获取套接字绑定的本地地址。
public int getPort()：此套接字连接到的远程端口号；如果尚未连接套接字，则返回 0。
public int getLocalPort()：返回此套接字绑定到的本地端口。如果尚未绑定套接字，则返回 -1。
public void close()：关闭此套接字。套接字被关闭后，便不可在以后的网络连接中使用（即无法重新连接或重新绑定）。需要创建新的套接字对象。关闭此套接字也将会关闭该套接字的 InputStream 和 OutputStream。
public void shutdownInput()：如果在套接字上调用 shutdownInput() 后从套接字输入流读取内容，则流将返回 EOF（文件结束符）。即不能在从此套接字的输入流中接收任何数据。
public void shutdownOutput()：禁用此套接字的输出流。对于 TCP 套接字，任何以前写入的数据都将被发送，并且后跟 TCP 的正常连接终止序列。如果在套接字上调用 shutdownOutput() 后写入套接字输出流，则该流将抛出 IOException。即不能通过此套接字的输出流发送任何数据。

注意：先后调用Socket的shutdownInput()和shutdownOutput()方法，仅仅关闭了输入流和输出流，并不等于调用Socket的close()方法。在通信结束后，仍然要调用Scoket的close()方法，因为只有该方法才会释放Socket占用的资源，比如占用的本地端口号等。

public class TCPtest {
    @Test
    public void client(){
        //客户端
        //1、创建Socket实例（需要声明对方的端口号，创建对方的ip地址的实例
        //2、通过数据流的方式传输数据
        //3、关闭数据流和socket
        OutputStream os = null;
        Socket socket = null;
        try {
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");//创建对方的ip实例
            int port = 8989;//声明对方的端口号
            socket = new Socket(inetAddress,port);//输入实参，ip实例与port端口号，实现socket实例的创建

            //传输数据流
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("hello,i'm client,please give me more advice in the future.".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (socket!=null)
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (os!=null)
                os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    @Test
    public void server(){
        //创建一个SeverSocket
        //1、创建ServerSocket实例（需要声明端口号和ip地址
        //2、通过数据流的方式接收数据,调用accept（）方法
        //3、关闭数据流和ServerSocket、Socket
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        try {
            int port = 8989;//创建端口号
            serverSocket = new ServerSocket(port);
            socket = serverSocket.accept();//调用accept()方法
            System.out.println("Server port is open.");

            System.out.println("receive the connection from"+socket.getInetAddress());

            //通过io流的方式接收数据流
            is = socket.getInputStream();
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = is.read(buffer))!=-1){
                String str = new String(buffer,0,len);
                System.out.println(str);
            }

            System.out.println("the data has been accepted.");
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            try {
                if (socket!=null)
                socket.close();//关闭Socket、SeverSocket
            } 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();
            }
        }
    }
}

（先开启客户端，再开启服务端。）

传输层协议：TCP与UDP协议

通信的协议还是比较复杂的，java.net 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节。我们可以直接使用这些类和接口，来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。

java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：

UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。

TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。

（1）TCP协议：

TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端。

使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成基于字节流的传输数据通道

传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的
- TCP协议使用重发机制，当一个通信实体发送一个消息给另一个通信实体后，需要收到另一个通信实体确认信息，如果没有收到另一个通信实体确认信息，则会再次重复刚才发送的消息。

在连接中可进行大数据量的传输

传输完毕，需释放已建立的连接，效率低

三次握手

TCP协议中，在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。

第一次握手，客户端向服务器端发起TCP连接的请求
第二次握手，服务器端发送针对客户端TCP连接请求的确认
第三次握手，客户端发送确认的确认

1、客户端会随机一个初始序列号seq=x，设置SYN=1 ，表示这是SYN握手报文。然后就可以把这个 SYN 报文发送给服务端了，表示向服务端发起连接，之后客户端处于同步已发送状态。

2、服务端收到客户端的 SYN 报文后，也随机一个初始序列号(seq=y)，设置ack=x+1，表示收到了客户端的x之前的数据，希望客户端下次发送的数据从x+1开始。设置 SYN=1 和 ACK=1。表示这是一个SYN握手和ACK确认应答报文。最后把该报文发给客户端，该报文也不包含应用层数据，之后服务端处于同步已接收状态。

3、客户端收到服务端报文后，还要向服务端回应最后一个应答报文，将ACK置为 1 ，表示这是一个应答报文 ack=y+1 ，表示收到了服务器的y之前的数据，希望服务器下次发送的数据从y+1开始。最后把报文发送给服务端，这次报文可以携带数据，之后客户端处于连接已建立状态。服务器收到客户端的应答报文后，也进入连接已建立状态。

完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如下载文件、浏览网页等。

四次挥手

TCP协议中，在发送数据结束后，释放连接时需要经过四次挥手。

第一次挥手：客户端向服务器端提出结束连接，让服务器做最后的准备工作。此时，客户端处于半关闭状态，即表示不再向服务器发送数据了，但是还可以接受数据。
第二次挥手：服务器接收到客户端释放连接的请求后，会将最后的数据发给客户端。并告知上层的应用进程不再接收数据。
第三次挥手：服务器发送完数据后，会给客户端发送一个释放连接的报文。那么客户端接收后就知道可以正式释放连接了。
第四次挥手：客户端接收到服务器最后的释放连接报文后，要回复一个彻底断开的报文。这样服务器收到后才会彻底释放连接。这里客户端，发送完最后的报文后，会等待2MSL，因为有可能服务器没有收到最后的报文，那么服务器迟迟没收到，就会再次给客户端发送释放连接的报文，此时客户端在等待时间范围内接收到，会重新发送最后的报文，并重新计时。如果等待2MSL后，没有收到，那么彻底断开。

（2）UDP协议：

UDP协议进行通信的两个应用进程：发送端、接收端。

将数据、源、目的封装成数据包（传输的基本单位），不需要建立连接

发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，不能保证数据的完整性，故是不可靠的

每个数据报的大小限制在64K内

发送数据结束时无需释放资源，开销小，通信效率高

发送端程序包含以下四个基本的步骤：

创建DatagramSocket ：默认使用系统随机分配端口号。
创建DatagramPacket：将要发送的数据用字节数组表示，并指定要发送的数据长度，接收方的IP地址和端口号。
调用该DatagramSocket 类对象的 send方法：发送数据报DatagramPacket对象。
关闭DatagramSocket 对象：发送端程序结束，关闭通信套接字。

接收端程序包含以下四个基本的步骤：

创建DatagramSocket ：指定监听的端口号。
创建DatagramPacket：指定接收数据用的字节数组，起到临时数据缓冲区的效果，并指定最大可以接收的数据长度。
调用该DatagramSocket 类对象的receive方法：接收数据报DatagramPacket对象。。
关闭DatagramSocket ：接收端程序结束，关闭通信套接字。

适用场景：音频、视频和普通数据的传输。例如视频会议

TCP生活案例：打电话

UDP生活案例：发送短信、发电报

public class UDPTest {
    @Test
    public void sender()throws Exception{
        //1、创建DatagramSocket的实例
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        //将目的地的数据和端口号封装再DatagramPocket中
        InetAddress inet = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        int port = 9090;
        byte[] bytes = "i'm sending".getBytes("utf-8");
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,0,bytes.length,inet,port);
        //发送数据
        ds.send(packet);

        ds.close();
    }

    @Test
    public void receiver()throws Exception{
        int port = 9090;
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(port);

        byte[] buffer=  new byte[1024*64];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);

        ds.receive(packet);
        String str = new String(packet.getData(),0,packet.getLength());

        ds.close();
    }
}

补充：URL Uniform Resouce Locator（统一资源定位服务）

1、作用：应该具体的url对应着的互联网上的某一资源的地址

2、URL的格式：

http://192.168.21.107:8080/example/abcd.jpg

应用层协议 ip地址端口号资源地址参数列表

需要用Tomcat访问。