Java学习--网络编程

目录

　　1.认识网络基本模型

　　2.基于TCP协议的网络通信

　　3.基于UDP协议的网络通信

　　4.基于TCP/IP建立的协议

　　5.总结

一、网络的基本模型

 

　　OSI七层网络模型

　　应用层:面向用户的个各种协议

　　表示层:信息语法及之间的关联

　　会话层:不同机器之间建立

　　传输层:TCP、IP协议

　　网络层:路由器

　　数据链路层:网桥，交换机

　　物理层:网卡，网线，集线器，中继器，调制解调器

需要详细了解OIS网络模型的请往这走:https://blog.csdn.net/yaopeng_2005/article/details/7064869

　　TCP/IP模型则是将OIS的模型合并成4层。

　　下面是OIS与TCP/IP模型的对比图

　　

二、基于TCP协议的网络编程

 

　　首先我们要了解一下TCP协议。

　　TCP协议是一种可靠的网络协议，它需要在通信双方建立socket从而形成网络连接。

　　在TCP建立连接中经典的三次握手建立连接阶段可以用如下图表示：

　　

 

　　有新兴趣的可以往这边走https://blog.csdn.net/whuslei/article/details/6667471

在计算机网络通信中，我们需要找到具体的程序，通常使用ip+端口来寻找的。

ip可以找到我们的计算机，而端口则可以定位到这台计算机的某个程序，端口与进程是没有关联的，端口是用16位表示的

端口号范围0-65535

接下来我们看一下TCP通信的模型图吧：

　　

 

套接字：用于主机的IP地址+主机的端口号作为TCP连接的端点，
着这种端点成为套接字。

 　　服务器端：ServerSocket类

 　　客户端：Socket类

废话不多说，我们先来搭建一个服务器端和客户端

package com.demo.tcp;

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

/**
 * 服务器端
 * @author Administrator
 *
 */
public class ServerDemo {
    private ServerSocket server;
    private Socket socket;
    private int port = 8888;
    //构造函数中初始化服务器
    public ServerDemo() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        try {
            //这里利用构造方法初始化服务器，我这里只传了一个参数，所以本机相当于服务器
            server = new ServerSocket(port);
            System.out.println("服务器初始化完成...");
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            System.out.println("服务器初始化失败");
        }
    }
    //服务器需要做的事
    public void server(){
        //因为服务器不能关，所以需要写个死循环来监听客户端的链接
        while(true){
            try {
                //监听客户端的链接，客户端链接进来程序才会继续执行
                socket = server.accept();
                System.out.println("客户端："+socket);
                
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        //启动服务器
        new ServerDemo().server();
    }
}

package com.demo.tcp;

import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

/**
 * 客户端
 */
public class ClickDemo {
    private Socket socket;
    private String host = "localhost";
    private int port = 8888;
    //客户端构造方法里连接服务器
    public ClickDemo() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        try {
            //客户端初始化需要设定服务器的ip（由于我这里是在同一台机器上，所以host指定的是本地）,port端口需要与服务器的端口一致才能连接上
            socket = new Socket(InetAddress.getByName(host), port);
            System.out.println("链接成功");
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            System.err.println("链接超时");
        }
    }
    

    public static void main(String[] args) {
        //启动客户端
        new ClickDemo();
    }
}

服务器和客户端链接之后都会有一个Socket对象，我们看看官方是怎样解释socket对象的

在我看来，套接字相当于通信的工具，我们可以通过这个通信工具来收发信息

继续查看API可以看到有一个getInputStream和一个getOutputStream方法，这两个方法

则是我们用来收发信息的方法。

接下来我们写一个简单的信息传输实例吧

package com.demo.tcp;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

/**
 * 客户端
 */
public class ClickDemo {
    private Socket socket;
    private String host = "localhost";
    private int port = 8888;
    //客户端构造方法里连接服务器
    public ClickDemo() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        try {
            //客户端初始化需要设定服务器的ip（由于我这里是在同一台机器上，所以host指定的是本地）,port端口需要与服务器的端口一致才能连接上
            socket = new Socket(InetAddress.getByName(host), port);
            System.out.println("链接成功");
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            System.err.println("链接超时");
        }
    }
    
    public void send(String context){
        try {
                OutputStream os = socket.getOutputStream();
                PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
                pw.println(context);
                pw.flush();
                System.out.println("发送成功");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("发送失败");
        }
        
    }

    public static void main(String[] args) {
        //启动客户端
        new ClickDemo().send("HelloWord");
    }
}

package com.demo.tcp;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 服务器端
 * @author Administrator
 *
 */
public class ServerDemo {
    private ServerSocket server;
    private Socket socket;
    private int port = 8888;
    //构造函数中初始化服务器
    public ServerDemo() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        try {
            //这里利用构造方法初始化服务器，我这里只传了一个参数，所以本机相当于服务器
            server = new ServerSocket(port);
            System.out.println("服务器初始化完成...");
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            System.out.println("服务器初始化失败");
        }
    }
    //服务器需要做的事
    public void server(){
        //因为服务器不能关，所以需要写个死循环来监听客户端的链接
        while(true){
            try {
                //监听客户端的链接，客户端链接进来程序才会继续执行
                socket = server.accept();
                System.out.println("客户端："+socket);
                InputStream is = socket.getInputStream();
                BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
                String re = br.readLine();
                System.out.println(re);
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        //启动服务器
        new ServerDemo().server();
    }
}

 

三、基于UDP协议的网络通信

 

　　同样，我们先了解一下什么是UDP通信吧UDP的英文全名是User Datagram Protocol--用户数据报协议

　　它是一个简单的面向数据报的传输层协议　　　　　　　　

　　既然UDP是用户数据报协议，那么它传输的时候肯定是以报文的形式传输的，同时UDP是一种不需要建立连接的传输

　　所以UDP的数据传输速率快，然后UDP会发生数据丢失的情况。并且UDP一次数据传输不能超过64k。

　　UDP通信可以用以下图来表示一下。

大致的传输过程如上。

具体的传输流程请看下图

　　

如图所示，我们可以得到一个结果，那就是客户端和服务都是公用的。简单来说就是一个程序既可以成为客户端，

也可以成为服务器端，所以没有TCP那样分开写客户端与服务器端，API主要用到的java类是DatagramSocket类与DatagramPacket类。

 

我们来看一下API对这两个类的描述：

 

------------------------------我是分隔符-------------------------------

 

接下来看看这两个类的用法吧。

查看DatagramSocket的构造方法我们可以看到DatagramSocket可以绑定套接字地址和绑定端口。

查看DatagramPacket的构造方法我们可以看到DatagramPacket是能将数据发出和接收的类，在这个类上可以指定发送到指定主机的指定端口号上。

综上所述，端口和ip可以在DatagramPacket上绑定也可以在DatagramSocket上绑定。

废话不多说，先写一个Demo来实现一个简单的文件收发

package com.demo.udp;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.Date;

/**
 * UDP客户端
 * @author Administrator
 *
 */
public class UDPClient {
    private DatagramPacket packet = null;
    private DatagramSocket socket = null;
    //客户端程序端口
    private int port = 8888;
    //客户端需发送的数据
    private byte [] b = null;
    //服务器ip
    private InetAddress address = null;
    
    public UDPClient(){
        try {
            socket = new DatagramSocket();
            //将字符串装换成InetAddress类型
            address = InetAddress.getByName("localhost");
            System.out.println("客户端初始化成功");
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnknownHostException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     * 发送数据的方法
     */
    public void send (){
        String date = new Date()+"";
        b = date.getBytes();
        System.out.println(date);
        //将数据打包成一个DatagramPacket报文的格式
        packet=new DatagramPacket(b, b.length, address, port);
        try {
            //以报文的方式发送数据包
            socket.send(packet);
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
            
    }
    /**
     * 单报文内的文件发送完了关闭这个Socket通信
     */
    public void close(){
        if(packet!=null){
            socket.close();
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        UDPClient udpClient = new UDPClient();
        for(int i =0;i<10;i++){
            udpClient.send();
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        udpClient.close();
        
    }
}

package com.demo.udp;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
/**
 * 服务端
 * @author Administrator
 *
 */
public class UDPServer {
    private DatagramSocket socket = null;
    private DatagramPacket packet = null;
    private int port = 8888;
    private byte [] b = null;
    public UDPServer(){
        try {
            socket = new DatagramSocket(port);
            //每次接收的文件大小
            b = new byte[4096];
            System.out.println("服务器初始化成功");
            //创建一个DatagramPacket对象接收的长度为4096字节，接收到b数组中。
            packet = new DatagramPacket(b, b.length);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     * 接收方法
     */
    public void resive(){
        try {
            if(!socket.isClosed()){
                socket.receive(packet);
            }
            
        } catch (IOException e1) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e1.printStackTrace();
        }
        byte[] data = packet.getData();
        String s = new String(data);
        for(int i =0;i<10;i++){
            System.out.println(s);
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        new UDPServer().resive();
    }
}

通过观察代码我们可以知道UDP通信主要用了这两个方法中的send方法与receive方法。

顾名思义一个是发信息，一个是收信息。而且发送与接收都是以报文的方式进行的。

PS：由于UDP不是建立连接的通信，我们不能保证不会丢包，所以不建议使用UDP传输大文件。

 

四、基于TCP/IP建立的协议

 

 　　如果计算机网络按TCP/IP协议4层结构划分的话可以分为：应用层、传输层、Internet层、网络接口层

　　我们知道TCP、UDP是传输层的协议，在传输层上是应用层。由于TCP通信是基于socket套接字进行通信的，但是由于socket套接字是没有唯一标识的。

所以我们需要有一套规范（协议）。这套协议可以我们自己定义，也可以使用现有的协议。UDP通信是通过发送报文的形式来传输信息的。如果一个

客户端要同时向另一个客户端发送多个报文，并且不同的报文需要对方的客户端做不同的事情，那么我们就需要在报文的头部添加一个唯一识别的信息。

也就是我们所说的协议。同样这套协议也可以是我们自定义的，也可以使用现有的协议。

　　目前TCP/IP应用层的协议有：

　　TCP：FTP　　文件传输协议

　　　　　HTTP　 超文本传输协议

　　　　TELNET远程连接协议

　　　　   SMTP 　邮件发送协议

　　UDP：DNS　域名解析协议

　　　　　TFTP 　简单文件传送协议

　　还有许多协议这里就不列举了。

 

五、总结

　　

　　在java网络通信这一块，由于能力有限，只能聊到这里了，其实网络通信是非常重要的知识点，如果要细分的话，那绝对不是这么一点点

在网络这一块，所有的计算机都需要遵循这些协议，若不遵循这些网络信息传输协议，那网络将会发生错乱。作为一名开发人员，如果不嫌麻烦

的话，可以自定义一套自己用的通信协议。但是，在实际开发中，为了保证效率，我们一般会使用相对比较成熟的协议来通信。在选择TCP/UDP

通信的时候，我们需要考虑下传输数据的大小，考虑应用的场景。