1. UDP、TCP协议
java.net
包中包含提供了一些类和接口完成低层次的通信细节。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:
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UDP:用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP是无连接通信协议,即在数据传输时,数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说,当一台计算机向另外一台计算机发送数据时,发送端不会确认接收端是否存在,就会发出数据,同样接收端在收到数据时,也不会向发送端反馈是否收到数据。
由于使用UDP协议消耗资源小,通信效率高,所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议,因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包,也不会对接收结果产生太大影响。
但是在使用UDP协议传送数据时,由于UDP的面向无连接性,不能保证数据的完整性,因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。
数据报(Datagram):网络传输的基本单位
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TCP:传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议,即传输数据之前,在发送端和接收端建立逻辑连接,然后再传输数据,它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。
在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端,由客户端向服务端发出连接请求,每次连接的创建都需要经过“三次握手”。
- 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出连接请求,等待服务器确认。
- 第二次握手,服务器端向客户端回送一个响应,通知客户端收到了连接请求。
- 第三次握手,客户端再次向服务器端发送确认信息,确认连接。整个交互过程如下图所示。
- 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。
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。
2. TCP通信Java实现
TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互,通信的两端,分为客户端(Client)与服务端(Server)。
两端通信时步骤:
- 服务端程序,需要事先启动,等待客户端的连接。
- 客户端主动连接服务器端,连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。
在Java中,提供了两个类用于实现TCP通信程序:
- 客户端:
java.net.Socket
类表示。创建Socket
对象,向服务端发出连接请求,服务端响应请求,两者建立连接开始通信。 - 服务端:
java.net.ServerSocket
类表示。创建ServerSocket
对象,相当于开启一个服务,并等待客户端的连接。
2.1 Socket类
Socket
类:该类实现客户端套接字,套接字指的是两台设备之间通讯的端点。
构造方法
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public Socket(String host, int port)
:创建套接字对象并将其连接到指定主机上的指定端口号。如果指定的host是null ,则相当于指定地址为回送地址。Tips:回送地址(127.x.x.x) 是本机回送地址(Loopback Address),主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信,无论什么程序,一旦使用回送地址发送数据,立即返回,不进行任何网络传输。
构造示例:
Socket client = new Socket("127.0.0.1", 6666);
成员方法
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public InputStream getInputStream()
: 返回此套接字的输入流。- 如果此Scoket具有相关联的通道,则生成的InputStream 的所有操作也关联该通道。
- 关闭生成的InputStream也将关闭相关的Socket。
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public OutputStream getOutputStream()
: 返回此套接字的输出流。- 如果此Scoket具有相关联的通道,则生成的OutputStream 的所有操作也关联该通道。
- 关闭生成的OutputStream也将关闭相关的Socket。
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public void close()
:关闭此套接字。- 一旦一个socket被关闭,它不可再使用。
- 关闭此socket也将关闭相关的InputStream和OutputStream 。
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public void shutdownOutput()
: 禁用此套接字的输出流。- 任何先前写出的数据将被发送,随后终止输出流。
2.2 ServerSocket类
ServerSocket
类:这个类实现了服务器套接字,该对象等待通过网络的请求。
构造方法
public ServerSocket(int port)
:使用该构造方法在创建ServerSocket对象时,就可以将其绑定到一个指定的端口号上,参数port就是端口号。
构造举例,代码如下:
ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
成员方法
public Socket accept()
:侦听并接受连接,返回一个新的Socket对象,用于和客户端实现通信。该方法会一直阻塞直到建立连接。
3. 简单应用
服务端实现:
public class ServerTCP {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("开启服务");
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
Socket accept = server.accept();
//接收信息
InputStream is = accept.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = is.read(bytes);
System.out.println("收到客户端消息:"+new String(bytes, 0, len));
//回写信息
System.out.println("回写信息...");
OutputStream os = accept.getOutputStream();
os.write("收到谢谢!".getBytes());
accept.close();
server.close();
}
}
客户端实现:
public class ClientTCP {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("向服务器发送数据");
Socket client = new Socket("127.0.0.1", 8888);
OutputStream os = client.getOutputStream();
os.write("你好,服务器!".getBytes());
InputStream is = client.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = is.read(bytes);
System.out.println("收到服务器信息:"+new String(bytes, 0, len));
client.close();
}
}