网络通信

 

一 概述

1.网络模型

OSI(Open System Interconnection，开放式系统互联)模型，是对网络系统结构的概括，将网络分为七层：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

2.IP协议

网络层协议，规定了在互联网上确定与寻找计算机的规则。

3.TCP协议

传输层的一种数据传输协议，数据传输前通过“三次握手”建立连接，然后再发送数据，适用于对数据准确性要求较高的情况，由于数据传输前需要建立连接，传输速度较慢。

在建立连接的三次握手中，客户端通过第一次握手向服务端发送建立连接的请求，如果服务端同意请求，将反馈信息发送给客户端，貌似这样已经建立了连接，其实不然。第三次握手正是为了甄别与剔除延迟无效的请求。假如有一个请求从客户端发出以后，由于各种原因延迟达到服务器端，而此时客户端已放弃了该请求，建立了新的请求。如果服务器端接收该请求以后，不做甄别，就会一直等待客户端发来的数据，造成服务器端资源浪费。

• SYN：标志位，用于标识信息的性质，SYN=1表示该信息是用来建立连结的。
• ACK：acknowledgement，标识位，用于表示该信息是否是对方确认的结果，取值为0，表示确认字段无效；为1，表示确认字段有效。
• seq：sequence number，发送号，用于表示确认结果，如果接受的ack值比发送的seq值大1，表示同意建立连接。
• ack：acknowledge number，确认号，用来表示确认结果，如果同意建立连接，则ack=seq+1。

4.UDP协议

传输层的一种数据传输协议，数据传输前不需要建立连接，适用于对数据准确性要求不高的情况，传输数据较快，一般聊天信息都通过该协议传输。

5.HTTP协议

HTTP协议属于应用层协议，为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。

6.端口port

当数据到达计算机后，为了找到目标应用程序，为每一个应用程序分配了一个整数值，取值0-65535，这个整数值就是端口，从中可以看出，端口代表了计算机上一个应用程序，保证数据准确到达预定的程序。一个端口不能同时被多个应用程序占用，一个应用程序结束以后，端口不会立即释放，有一个内存延迟占有的时间，这个时间一般很短。端口、0-1023已经被系统应用程序及其他应用程序占用，程序设计时避免使用这个范围的端口。

7.套接字Socket

套接字是数据发送与接收的工具。发送者通过套接字发送数据，接受者通过套接字监听指定的端口获取数据。

8.无论采用TCP协议，还是UDP协议，数据都只能以字节形式发送。

二 TCP程序设计

1.关闭通过Socket获取的输入流或者输出流将关闭Socket。

2.通过Socket获取的输出流输出完毕后必须关闭，不然另一端对应的输入流将阻塞。由于通过输出流对象关闭输出流时，同时关闭Socket对象，将导致另一端无法获取对应Socket的对象，因此只能通过Socket下的方法shutdownOutput关闭输出流。

3.客户端的一般步骤： 

Socket socket=new Socket(String host,int port);//创建客户端Socket，发送与接收数据，需要指明服务器IP与端口
OutputStream os=socket.getOutputStream();//获取输出流，向服务器发送数据
..........
os.flush();
socket.shutdownOutput();//关闭输出流，防止服务器端阻塞

InputStream is=socket.getInputStream();//获取输入流，输入流包含服务器的反馈信息
............

socket.close();//关闭socket，同时关闭输入与输出流

4.服务器的一般步骤：

ServerSocket server=new ServerSocket(int port);//建立服务器端套接字，指定监听端口
Socket socket=server.accept();//获取访问客户端的Socket，阻塞线程
InputStream is=socket.getInputStream();//获取输入流，其中包含客户端发送的数据
.............

OutputStream os=socket.getOutputStream();//获取输出流，向客户端反馈信息
..............
os.flush();
os.shutdownOutput();

server.close();

5.Demo

客户端

package com.javase.networkCommunication.tcp.demo02;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class ImgClient {

    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
        Socket socket = new Socket("192.168.146.1", 10007);
        FileInputStream is = new FileInputStream("Files/1.jpg");
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        byte[] buf = new byte[1024];// 先将数据读取到缓冲区，比频繁的从硬盘读取速度快
        int length = 0;
        while ((length = is.read(buf)) != -1) {
            os.write(buf, 0, length);
        }
        os.flush();
        socket.shutdownOutput();// 如果输出流不关闭，服务端对应的输入流会阻塞

        InputStream replyIs = socket.getInputStream();//不会阻塞线程
        byte[] buf01 = new byte[1024];
        int length01 = replyIs.read(buf01);
        String reply = new String(buf01, 0, length01);
        System.out.println(reply);
        
        is.close();
        socket.close();
    }

}

服务器

package com.javase.networkCommunication.tcp.demo02;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

import org.junit.Test;

public class ImgServer {

    @Test
    public void test01() throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10007);
        Socket socket = serverSocket.accept();// 线程阻塞，等待请求
        System.out.println("hostAddress=" + socket.getInetAddress().getHostAddress());
        InputStream is = socket.getInputStream();
        FileOutputStream os = new FileOutputStream("Files/2.jpg");
        System.out.println(1);
        byte[] buf = new byte[1024];
        int length = 0;
        System.out.println(2);
        int count = 3;
        while ((length = is.read(buf)) != -1) {
            os.write(buf, 0, length);
            System.out.println(count++);
        }
        os.flush();
        os.close();
        System.out.println("图片上传结束");

        /*PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
        out.write("success");*/
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        out.write("success".getBytes());
        out.flush();
        socket.shutdownOutput();
        System.out.println("响应数据已发出");
        
        serverSocket.close();
    }

}

三 UDP程序设计

1.数据处理方式

UDP协议以数据包的形式发送数据，每个包的最大值64k。

2.发送数据的一般步骤：

DatagramSocket socket=new DatagramSocket();//创建数据报套接字用于发送数据
//DUP协议采用数据包分段发送数据，因此需要建立数据包，在数据包中指明目的地IP与端口
DatagramPacket packet= DatagramPacket(byte buf[], int offset, int length,InetAddress address, int port);
socket.send(packet);

3.接收数据的一般步骤：

DatagramSocket socket=new DatagramSocket(int port);//创建监听指定端口的数据报套接字
DatagramPacket packet=new DatagramPacket(byte buf[], int length);
socket.receive(packet);