网络编程

20145217 《Java程序设计》第八周学习总结

网络编程

  • 网络编程就是在两个或两个以上的设备(例如计算机)之间传输数据。程序员所作的事情就是把数据发送到指定的位置，或者接收到指定的数据，这个就是狭义的网络编程范畴。在发送和接收数据时，大部分的程序设计语言都设计了专门的API实现这些功能，程序员只需要调用即可。
  • 网络编程就是两个或多个设备之间的数据交换，其实更具体的说，网络编程就是两个或多个程序之间的数据交换，和普通的单机程序相比，网络程序最大的不同就是需要交换数据的程序运行在不同的计算机上，这样就造成了数据交换的复杂。虽然通过IP地址和端口可以找到网络上运行的一个程序，但是如果需要进行网络编程，则还需要了解网络通讯的过程。

网络通讯方式：

在现有的网络中，网络通讯的方式主要有两种：

  • 1、 TCP(传输控制协议)方式
  • 2、 UDP(用户数据报协议)方式

这两种传输方式都是实际的网络编程中进行使用，重要的数据一般使用TCP方式进行数据传输，而大量的非核心数据则都通过UDP方式进行传递，在一些程序中甚至结合使用这两种方式进行数据的传递。

网络编程步骤：

  • 1、 建立网络连接
    客户端网络编程的第一步都是建立网络连接。在建立网络连接时需要指定连接到的服务器的IP地址和端口号，建立完成以后，会形成一条虚拟的连接，后续的操作就可以通过该连接实现数据交换了。
  • 2、 交换数据
    连接建立以后，就可以通过这个连接交换数据了。交换数据严格按照请求响应模型进行，由客户端发送一个请求数据到服务器，服务器反馈一个响应数据给客户端，如果客户端不发送请求则服务器端就不响应。
    根据逻辑需要，可以多次交换数据，但是还是必须遵循请求响应模型。
  • 3、 关闭网络连接
    在数据交换完成以后，关闭网络连接，释放程序占用的端口、内存等系统资源，结束网络编程。
    最基本的步骤一般都是这三个步骤，在实际实现时，步骤2会出现重复，在进行代码组织时，由于网络编程是比较耗时的操作，所以一般开启专门的现场进行网络通讯。

服务器端网络编程步骤

  • 1、 监听端口
    服务器端属于被动等待连接，所以服务器端启动以后，不需要发起连接，而只需要监听本地计算机的某个固定端口即可。
    这个端口就是服务器端开放给客户端的端口，服务器端程序运行的本地计算机的IP地址就是服务器端程序的IP地址。
  • 2、 获得连接
    当客户端连接到服务器端时，服务器端就可以获得一个连接，这个连接包含客户端的信息，例如客户端IP地址等等，服务器端和客户端也通过该连接进行数据交换。
    一般在服务器端编程中，当获得连接时，需要开启专门的线程处理该连接，每个连接都由独立的线程实现。
  • 3、 交换数据
    服务器端通过获得的连接进行数据交换。服务器端的数据交换步骤是首先接收客户端发送过来的数据，然后进行逻辑处理，再把处理以后的结果数据发送给客户端。简单来说，就是先接收再发送，这个和客户端的数据交换数序不同。其实，服务器端获得的连接和客户端连接是一样的，只是数据交换的步骤不同。当然，服务器端的数据交换也是可以多次进行的。
    在数据交换完成以后，关闭和客户端的连接。
  • 4、 关闭连接
    当服务器程序关闭时，需要关闭服务器端，通过关闭服务器端使得服务器监听的端口以及占用的内存可以释放出来，实现了连接的关闭。

TCP编程

  • 以java.net.Socket类代表客户端连接，以java.net.ServerSocket类代表服务器端连接。在进行网络编程时，底层网络通讯的细节已经实现了比较高的封装，所以在程序员实际编程时，只需要指定IP地址和端口号码就可以建立连接了。

  • 在客户端网络编程中，首先需要建立连接，在Java API中以java.net.Socket类的对象代表网络连接，所以建立客户端网络连接，也就是创建Socket类型的对象，该对象代表网络连接，示例如下：
    Socket socket1 = new Socket(“192.168.1.103”,10000);
    Socket socket2 = new Socket(“www.sohu.com”,80);

  • 如果需要在控制台下面编译和运行该代码，需要首先在控制台下切换到源代码所在的目录，然后依次输入编译和运行命令：
    javac –d . SimpleSocketClient.java
    java tcp.SimpleSocketClient

UDP通讯

  • UDP方式的网络编程也在Java语言中获得了良好的支持，由于其在传输数据的过程中不需要建立专用的连接等特点。

  • 在Java API中，实现UDP方式的编程，包含客户端网络编程和服务器端网络编程，主要由两个类实现，分别是：

  • DatagramSocket：DatagramSocket类实现“网络连接”，包括客户端网络连接和服务器端网络连接。

  • DatagramPacket：DatagramPacket类实现对于网络中传输的数据封装，也就是说，该类的对象代表网络中交换的数据。

  • UDP方式的网络编程，编程的步骤和TCP方式类似，只是使用的类和方法存在比较大的区别。

  • UDP客户端编程涉及的步骤也是4个部分：建立连接、发送数据、接收数据和关闭连接。

UDP方式的网络编程中建立连接的实现：

  • 只需要建立一个连接对象即可，DatagramSocket ds = new DatagramSocket();可以通过制定连接使用的端口号来创建客户端连接。
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket(5000);

网络协议：

  • 网络协议是指对于网络中传输的数据格式的规定。对于网络编程初学者来说，没有必要深入了解TCP/IP协议簇，所以对于初学者来说去读大部头的《TCP/IP协议》也不是一件很合适的事情，因为深入了解TCP/IP协议是网络编程提高阶段，也是深入网络编程底层时才需要做的事情。

  • 对于一般的网络编程来说，更多的是关心网络上传输的逻辑数据内容，也就是更多的是应用层上的网络协议，所以后续的内容均以实际应用的数据为基础来介绍网络协议的概念。

  • 网络协议设计完成以后，在进行网络编程时，就需要根据设计好的协议格式，在程序中进行对应的编码了，客户端程序和服务器端程序需要进行协议处理的代码分别如下。
    客户端程序需要完成的处理为：

  • 1、 客户端发送协议格式的生成

  • 2、 服务器端反馈数据格式的解析

  • 服务器端程序需要完成的处理为：
    1、 服务器端反馈协议格式的生成
    2、 客户端发送协议格式的解析

学习进度条

代码行数（新增/累积） 博客量（新增/累积） 学习时间（新增/累积） 重要成长
目标 5000行 30篇 400小时
第三周 300/600 2/6 20/50
第四周 300/900 2/8 16/66
第五周 300/1200 2/10 16/82
第六周 300/1500 2/12 16/98
第七周 200/1700 2/14 16/110
第八周 260/1960 2/16 16/126
第九周 320/1960 2/18 24/150
第十周 230/2190 2/20 26/176

参考资料

posted @ 2016-05-08 22:50  joke-bright  阅读(172)  评论(1)  编辑  收藏  举报