网络编程之Socket套接字_计算机网络 socket套接字

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提示：以下是本篇文章正文内容，Java系列学习将会持续更新

一、什么是网络编程？

 网络编程，指网络上的主机，通过不同的进程，以编程的方式实现网络通信（或称为网络数据传输）。

1-1 请求和响应

一般来说，获取一个网络资源，涉及到两次网络数据传输：

1. 第一次：请求数据的发送
2. 第二次：响应数据的发送。

1-2 发送端和接收端

在一次网络数据传输时：

 发送端：数据的发送方进程，称为发送端。发送端主机即网络通信中的源主机。
 接收端：数据的接收方进程，称为接收端。接收端主机即网络通信中的目的主机。
 收发端：发送端和接收端两端，也简称为收发端。

1-3 客户端和服务端

1. 客户端先发送请求到服务端
2. 服务端根据请求数据，执行相应的业务处理
3. 服务端返回响应：发送业务处理结果
4. 客户端根据响应数据，展示处理结果（展示获取的资源，或提示保存资源的处理结果）

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二、Socket套接字

 Socket套接字，是由系统提供用于网络通信的技术，是基于TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程。

2-1 UDP数据报套接字

2-1-1 DatagramSocket

DatagramSocket 是UDP Socket，用于发送和接收UDP数据报。

2-1-2 DatagramPacket

DatagramPacket是UDP Socket发送和接收的数据报。

构造UDP发送的数据报时，需要传入 SocketAddress ，该对象可以使用 InetSocketAddress 来创建。

2-1-3 InetSocketAddress

InetSocketAddress 是 SocketAddress 的子类。

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2-1-4 代码案例

服务端：

package day1.udp.mine;

import day1.udp.dictionary_service.Log;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Arrays;

public class UdpServer {

    // 服务器要绑定的端口
    private static final int PORT = 8080;

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1.创建服务端DatagramSocket，指定端口，可以发送及接收UDP数据报
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(PORT);
        System.out.println("DEBUG: 服务器 bind 在 8080 端口上");

        // 2.创建数据报，用于接收客户端发送的数据
        byte[] buf = new byte[1024];
        // 构造一个 DatagramPacket 以用来接收数据报，接收的数据保存在字节数组
        DatagramPacket received = new DatagramPacket(buf, buf.length);

        System.out.println("DEBUG: 服务器准备接收数据");
        // 3.等待接收客户端发送的UDP数据报，该方法在接收到数据报之前会一直阻塞
        socket.receive(received);
        System.out.println("DEBUG: 服务器接收到了数据");

        // 对方的地址（ip）
        InetAddress address = received.getAddress();
        System.out.println("DEBUG: 对方的地址为: " + address);
        // 对方的端口（port）
        int port = received.getPort();
        System.out.println("DEBUG: 对方的端口为: " + port);
        // 真正收到的数据长度
        int n = received.getLength();
        System.out.println("DEBUG: 数据长度为: " + n);
        // 真正有用的数据
        byte[] actualData = Arrays.copyOf(buf, n);
        // byte[] + 字符集编码 -> String
        String request = new String(actualData, 0, actualData.length, "UTF-8");
        System.out.println("DEBUG: 解析到的请求为: " + request);

        // 处理请求
        System.out.println("DEBUG: 开始处理请求数据");
        String response = "我们已经对 " + request + " 请求，作出了响应。";
        // String + 字符集编码 -> byte[]
        byte[] bytes = response.getBytes("UTF-8");
        System.out.println("DEBUG: 数据处理完毕");

        // 发送响应
        System.out.println("DEBUG: 准备发送响应");
        DatagramPacket sent = new DatagramPacket(
                bytes, 0, bytes.length,
                address,
                port
        );
        socket.send(sent);
        System.out.println("DEBUG: 响应发送成功");
    }
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客户端：

package day1.udp.mine;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Scanner;

public class UdpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        Scanner input = new Scanner(System.in);
        System.out.println("DEBUG: 请输入请求数据");
        String request = input.nextLine();

        System.out.println("DEBUG: 将请求数据打包");
        byte[] bytes = request.getBytes("UTF-8");

        System.out.println("DEBUG: 准备发送请求");
        DatagramPacket sent = new DatagramPacket(
                bytes,
                0,
                bytes.length,
                InetAddress.getLoopbackAddress(), // 得到本机地址
                8080
        );
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        socket.send(sent);
        System.out.println("DEBUG: 成功发送请求");

        System.out.println("DEBUG: 准备接收响应");
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket received = new DatagramPacket(buf, buf.length);

        socket.receive(received);       // 服务器会阻塞
        int n = received.getLength();
        String response = new String(buf, 0, n, "UTF-8");
        System.out.println("DEBUG: 收到响应");
        System.out.println(response);
    }
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2-2 TCP流套接字

2-2-1 ServerSocket

ServerSocket 是创建TCP服务端Socket的API。

2-2-2 Socket

Socket 是客户端Socket，或服务端中接收到客户端建立连接（accept方法）的请求后，返回的服务端Socket。
不管是客户端还是服务端Socket，都是双方建立连接以后，保存的对端信息，及用来与对方收发数据的。

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2-2-3 代码案例

服务端：

package day2.dict_service.tcp.mine;

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

public class TcpServer {
    //服务器socket要绑定固定的端口
    private static final int PORT = 8888;

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1.创建一个服务端ServerSocket，用于收发TCP报文
        ServerSocket server = new ServerSocket(PORT);
        System.out.println("DEBUG: 服务器 bind 在 8080 端口上");

        // 2.等待客户端连接，注意该方法为阻塞方法
        System.out.println("DEBUG: 等待客户端建立TCP连接...");
        Socket client = server.accept();

        System.out.println("DEBUG: 连接成功");
        System.out.printf("DEBUG: 客户端IP：%s%n", client.getInetAddress().getHostAddress());
        System.out.printf("DEBUG: 客户端端口号：%s%n", client.getPort());

        // 5.接收客户端的数据，需要从客户端Socket中的输入流获取
        System.out.println("接收到客户端请求：");
        InputStream is = client.getInputStream();

        // 为了方便获取字符串内容，可以将以上字节流包装为字符流
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "UTF-8"));

        String line;
        // 一直读取到流结束：TCP是基于流的数据传输，一定要客户端关闭Socket输出流才表示服务端接收IO输入流结束
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            System.out.println(line);
        }

        // 6.双方关闭连接：服务端是关闭客户端socket连接
        client.close();
    }
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客户端：

package day2.dict_service.tcp.mine;

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

public class TcpClient {
    //服务端IP或域名
    private static final String SERVER_HOST = "localhost";

    //服务端Socket进程的端口号
    private static final int SERVER_PORT = 8888;

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        Scanner input = new Scanner(System.in);

        // 3.创建一个客户端流套接字Socket，并与对应IP的主机上，对应端口的进程建立连接
        Socket client = new Socket(SERVER_HOST, SERVER_PORT);
        System.out.println("DEBUG: 建立连接。。。");

        // 4.发送TCP数据，是通过socket中的输出流进行发送
        OutputStream os = client.getOutputStream();
        System.out.println("DEBUG: 准备发送数据");

        // 为了方便输出字符串作为发送的内容，可以将以上字节流包装为字符流
        PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(os, "UTF-8"));

        // 4-1.发送数据：
        System.out.println("DEBUG: 请发送数据");
        pw.println(input.nextLine());
        // 4-2.有缓冲区的IO操作，真正传输数据，需要刷新缓冲区
        pw.flush();
        // 7.双方关闭连接：客户端关闭socket连接
        client.close();
        System.out.println("DEBUG: 关闭连接");
    }
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总结:
提示：这里对文章进行总结：
以上就是今天的学习内容，本文是Java网络编程的学习，学习如何进行网络编程，Socket套接字在UDP和TCP协议中的不同用法。之后的学习内容将持续更新！！！