带你快速入门socket网络编程

最新推荐文章于 2025-04-07 16:33:13 发布
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文章标签： 网络 udp tcp/ip
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版权

学习目标

  1. 网络的七层模型
  2. TCP和UDP的区别
  3. 三次握手和四次挥手
  4. Tcp编程
  5. UDP编程

网络的七层模型

在这里插入图片描述
传输层：TCP和UDP

应用层：HTTP协议

TCP和UDP的区别

对比

维度TCPUDP
可靠性可靠不可靠
速度稍慢更快
通信方式点对点点对点、一对多、多对多
通信内容字节码数据报
应用场景传输文件聊天、视频、语音
连接面向连接无连接

简单的来说Tcp是一个点对点的传输层协议，需要建立连接。而udp是点对多协议，不需要建立连接。

三次握手四次挥手

TCP（传输控制协议 Transfer Control Protocol）

分为服务端和客户端，属于可靠协议，不会丢失数据

建立TCP连接需要通过三次握手机制在服务端和客户端之间建立连接
断开TCP连接需要通过四次挥手机制在服务端和客户端之间断开连接

三次握手
请添加图片描述
三次握手：

  1. 客户端发送信号量SYN=1 和序列号seq=J 给服务端，客户端进入SYN_SENT(信号发送状态)，等待服务器回答
  2. 服务器收到客户端信号后，发送信号量SYN=1、应答量ACK=1，应答值ack=J+1，新的序列号seq=K给客户端，服务器进入SYN_RCVD(收到信号)状态
  3. 客户端收到服务器的应答消息，发送ACK=1，和应答值ack=K+1给服务器，客户端和服务器都进入ESTABLISHED（连接建立）状态

四次挥手
在这里插入图片描述

四次挥手：

  1. 客户端发送断开连接信号量FIN M给服务器端，进入FIN_WAIT1状态
  2. 服务端收到后，返回应答值ack M+1给客户端，进入CLOSE_WAIT状态
  3. 服务端在发送断开连接FIN N信号给客户端
  4. 客户端收到后，返回应答信号ACK=1和应答值ack=N+1给服务端，连接关闭

Socket编程

Socket（套接字）基于TCP/IP协议的网络编程机制

服务端

ServerSocker类，用于对本机的某个端口进行侦听

  • 创建

    ServerSocket(int port) port是端口号

  • 方法

    close() 关闭

    Socket accept() 接收客户端的Socket，会阻塞线程直到有客户端连接

客户端

Socket类，代表客户端向服务端发送连接，进行网络通知

  • 创建

    Socket(String ip,int port) 通过ip和端口连接服务端

  • 方法

    disconnect() 关闭

    OutputStream getOutputStream() 获得输出流

    InputStream getInputStream() 获得输入流

    注意：IO流关闭后，socket会自动关闭
    在这里插入图片描述

案例代码

我们写一个案例客户机向服务器发起连接后发送数据，然后服务器收到数据后回复。

客户机

package com.blb.thread.socket;

import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.Socket;

public class Client {
    public void send(String ip,int port,String msg){
        try {

                Socket socket = new Socket(ip,port);
                System.out.println("客户端正在连接");
                ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                outputStream.writeUTF(msg);
                outputStream.flush();
                // 接受服务器端的信息
                ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                String s = inputStream.readUTF();
                System.out.println("收到服务器端的回复------"+s);


        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Client().send("192.168.1.121",9999,"你好！我是客户机");
    }
}

服务器

package com.blb.thread.socket;

import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {
    public void getMsg(int port){
        try {

            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
            while (true){
                Socket socket = serverSocket.accept();
                System.out.println("客户端正在连接"+socket.getLocalSocketAddress());
                ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                String s = inputStream.readUTF();
                System.out.println(s);
                // 服务器回复数据
                ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                outputStream.writeUTF("你好我收到了你的消息");
                outputStream.flush();

            }


        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Server().getMsg(9999);
    }
}

运行效果
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

案例代码 （实现双向通信）

输入流线程

package com.blb.thread.talk;

import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.util.Scanner;

public class ObjectInputRunnable implements Runnable{
    public ObjectInputStream objectInputStream;

    public ObjectInputRunnable(ObjectInputStream objectInputStream) {
        this.objectInputStream = objectInputStream;
    }

    @Override
    public void run() {

        while (true){
            try {
                String msg = objectInputStream.readUTF();
                System.out.println("收到：" + msg);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

输出流线程

package com.blb.thread.talk;

import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.util.Scanner;

public class ObjectOutputRunnable implements Runnable{
    public ObjectOutputStream objectInputStream;

    public ObjectOutputRunnable(ObjectOutputStream objectInputStream) {
        this.objectInputStream = objectInputStream;
    }

    @Override
    public void run() {

        while (true){
            try {
                System.out.println("请输入你想说的话：");
                Scanner in = new Scanner(System.in);
                String msg = in.next();
                objectInputStream.writeUTF(msg);
                objectInputStream.flush();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

客户机

package com.blb.thread.talk;

import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Client {

    public void talk(String ip,int port) throws IOException {
        Socket socket = new Socket(ip,port);
        Thread thread = new Thread(new ObjectOutputRunnable(new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream())));
        thread.start();

        Thread thread1 = new Thread(new ObjectInputRunnable(new ObjectInputStream(socket.getInputStream())));
        thread1.start();
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            new Client().talk("192.168.1.121",9999);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服务器

package com.blb.thread.talk;

import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {

    public void talk(String ip,int port) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        Socket socket = serverSocket.accept();
        Thread thread = new Thread(new ObjectOutputRunnable(new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream())));
        thread.start();

        Thread thread1 = new Thread(new ObjectInputRunnable(new ObjectInputStream(socket.getInputStream())));
        thread1.start();
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            new Server().talk("192.168.1.121",9999);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行效果
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

UDP编程

数据报协议，类似广播，属于不可靠的协议，无连接。

服务端

DatagramSocket(int port) 指定端口获得发送的数据报

客户端

DatagramSocket() 作为客户端使用

主要方法

receive(DatagramPacket) 接收数据包

send(DatagramPacket) 发送数据报

DatagramPacket 包

DatagramPacket(String ip,int port) 发送前指定ip和端口

案例代码

客户机

package com.blb.thread.udp;

import java.io.IOException;
import java.net.*;

public class UDPClient {

    public void send(String ip,int port,String msg){
        //创建客户端
        try {
            DatagramSocket client = new DatagramSocket();
            //创建数据报
            byte[] buff = msg.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buff,0,buff.length, InetAddress.getByName(ip),port);
            //发送数据报
            client.send(packet);
        } catch (SocketException | UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new UDPClient().send("127.0.0.1",8888,"Hello UDP!!");
    }
}

服务器

package com.blb.thread.udp;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

public class UDPServer {

    public static final int PORT = 8888;

    public void start(){
        System.out.println("启动服务");
        //创建UDP服务端
        try {
            DatagramSocket server = new DatagramSocket(PORT);
            //接收数据报
            while(true) {
                byte[] buff = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buff,0,buff.length);
                //将接收的数据放入数据报
                server.receive(packet);
                String msg = new String(packet.getData(),0,packet.getLength(),"UTF-8");
                System.out.println("接收到：" + msg);
            }
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new UDPServer().start();
    }

}

使用TCP实现文件的传输

客户端

package com.blb.thread.tcpIO;

import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class ClientIO {
    public String ip = "192.168.1.121";
    public int port = 9999;
    public void sentFile(){
        try {

            Socket socket = new Socket(ip,port);
            File file = new File("C:\\Users\\LENOVO\\Desktop\\demo\\thread\\src\\com\\blb\\thread\\dir\\Test.java");
            // 首先读取文件到输入流
            InputStream inputStream = new FileInputStream(file);

            // 通过socket得到输入流来发送文件数据
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

            byte b[] = new byte[1024];

            int i = 0;
            // 当输入流文件里还有数据，就发送数据
            while ((i = inputStream.read(b)) != -1) {
                outputStream.write(b, 0, i);
            }
            System.out.println("文件发送成功");
            System.exit(0);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new ClientIO().sentFile();
    }
}

服务器

package com.blb.thread.tcpIO;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class ServerIO {

    public int port = 9999;
    public void sentFile(){
        try {
            File file = new File("C:\\Users\\LENOVO\\Desktop\\demo\\thread\\src\\com\\blb\\thread\\dir2\\Test.java");
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
            Socket socket = serverSocket.accept();
            // 通过socket得到客户端传过来的文件 保存到输入流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();

            // 生成输出流对象
            OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);





            byte b[] = new byte[1024];

            int i = 0;
            // 读取一部分数据 写入一部分数据
            while ((i = inputStream.read(b)) != -1) {
                outputStream.write(b, 0, i);
            }
            System.out.println("文件写入成功");
            System.exit(0);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        new ServerIO().sentFile();
    }
}

总结

TCP是点对点，有连接，可靠的传输层协议
UDP是点对多，无连接，不可靠的传输层协议

Hannya。
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