java網絡編程基礎

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現在的社會,網絡成爲人們生活的一個很重要部分,網絡程序設計是java程序的一個重要促成部分,使用java可以輕鬆地設計成各種類型的網絡程序,先來認識網絡編程基礎。

TCP/IP 參考模型分爲四層:

 1 應用層  傳輸層 網際層 主機至網絡層

端口:邏輯端口  用於標識不同進程的邏輯地址

Socket 就是爲網絡服務提供的一種機制。

Socket可以說是一種針對網絡的抽象,應用通過它可以來針對網絡讀寫數據。就像通過一個文件的file handler就可以都寫數據到存儲設備上一樣。根據TCP協議和UDP協議的不同,在網絡編程方面就有面向兩個協議的不同socket,一個是面向字節流的一個是面向報文的。

socket的本身組成倒是比較好理解。既然是應用通過socket通信,肯定就有一個服務器端和一個客戶端。所以它必然就包含有一個對應的IP地址。另外,在這個地址上server要提供一系列的服務,於是就需要有一系列對應的窗口來提供服務。所以就有一個對應的端口號(Port)。端口號是一個16位的二進制數字,那麼範圍就是從(0-65535)。IP地址加端口號基本上就構成了socket。下面這幅圖可以描繪出socket和整個TCP/IP之間的關係.

 

TCP主要是面向連接的協議,它包含有建立和拆除連接,保證數據流的順序和正確性等功能。每次對TCP中間的數據操作相當於對一個數據流進行訪問。它最典型的特徵就是那三次握手的建立連接過程

TCP傳輸:

1、通信的兩端都有socket

2、網咯通信其實就是Socket之間的通信

3、數據在兩個Socket間通過IO傳輸。

Server端

Server端所要做的事情主要是建立一個通信的端點,然後等待客戶端發送的請求。典型的處理步驟如下:

1. 構建一個ServerSocket實例,指定本地的端口。這個socket就是用來監聽指定端口的連接請求的。

2.重複如下幾個步驟:

a. 調用socket的accept()方法來獲得下面客戶端的連接請求。通過accept()方法返回的socket實例,建立了一個和客戶端的新連接。

b.通過這個返回的socket實例獲取InputStream和OutputStream,可以通過這兩個stream來分別讀和寫數據。

c.結束的時候調用socket實例的close()方法關閉socket連接

具體代碼:

//1. 構造ServerSocket實例,指定服務端口。 

//1. 構造ServerSocket實例,指定服務端口。

ServerSocket servSock = new ServerSocket(servPort);

 

 

while(true)

{

   // 2.調用accept方法,建立和客戶端的連接

           Socket clntSock = servSock.accept();

           SocketAddress clientAddress =    

                clntSock.getRemoteSocketAddress();

           System.out.println("Handling client at " + clientAddress);

 

    // 3. 獲取連接的InputStream,OutputStream來進行數據讀寫

            InputStream in = clntSock.getInputStream();

            OutputStream out = clntSock.getOutputStream();

 

            while((recvMsgSize = in.read(receiveBuf)) != -1)

            {

                out.write(receiveBuf, 0, recvMsgSize);

            }   

    // 4.操作結束,關閉socket.

            clntSock.close();

}  

Client

客戶端的請求過程稍微有點不一樣:

1.構建Socket實例,通過指定的遠程服務器地址和端口來建立連接。

2.通過Socket實例包含的InputStreamOutputStream來進行數據的讀寫。

3.操作結束後調用socket實例的close方法,關閉

 

UDP和TCP有兩個典型的區別,一個就是它不需要建立連接,另外就是它在每次收發的報文都保留了消息的邊界。

// 1.根據指定的server地址和端口,建立socket連接。 

Socket socket = new Socket(server, servPort); 

// 2. 根據socket實例獲取InputStream, OutputStream進行數據讀寫。 

InputStream in = socket.getInputStream(); 

OutputStream out = socket.getOutputStream(); 

out.write(data); 

 

//3.操作結束,關閉socket. 

socket.close(); 

 

UDP的傳輸:

1 DatagramSocket datagramPacket

建立數據包

調用Socket額發送接收方法。

關閉Socket

發送端與接收端是兩個獨立的運行程序

server

因爲UDP協議不需要建立連接,它的過程如下:

1. 構造DatagramSocket實例,指定本地端口。

2. 通過DatagramSocket實例的receive方法接收DatagramPacket.DatagramPacket中間就包含了通信的內容。

3. 通過DatagramSocketsendreceive方法來收和發DatagramPacket.

典型的交互流程代碼如下:

// 1. 構建DatagramSocket實例,指定本地端口。

DatagramSocket socket = new DatagramSocket(servPort);

 

// 2. 構建需要收發的DatagramPacket報文

DatagramPacket packet = new DatagramPacket(new byte[ECHOMAX], ECHOMAX);

 

while(true)

{

// 3. 收報文

socket.receive(packet);

System.out.println("Handling client at " + packet.getAddress().getHostAddress()

    + " on port " + packet.getPort());

// 4. 發報文

socket.send(packet);

packet.setLength(ECHOMAX);

}

client

UDP客戶端的步驟也比較簡單,主要包括下面3步:

1. 構造DatagramSocket實例。

2.通過DatagramSocket實例的sendreceive方法發送DatagramPacket報文。

3.結束後,調用DatagramSocketclose方法關閉。

因爲和TCP不同,UDP發送報文的時候可以在同一個本地端口隨意發送給不同的服務器,一般不需要在UDPDatagramSocket的構造函數中指定目的服務器的地址。

另外,UDP客戶端還有一個重要的不同就是,TCP客戶端發送echo連接消息之後會在調用read方法的時候進入阻塞狀態,而UDP這樣卻不行。因爲UDP中間是可以允許報文丟失的。如果報文丟失了,進程一直在阻塞或者掛起的狀態,則進程會永遠沒法往下走了。所以會一般設置一個setSoTimeout方法,指定在多久的時間內沒有收到報文就放棄。也可以通過指定一個數字,循環指定的次數來讀取報文,讀到就返回,否則就放棄

// 1. 構造UDP DatagramSocket對象

DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

// 2。指定timeout時間,防止進入無限等待狀態

socket.setSoTimeout(TIMEOUT);

 

// 3. 構造收發的報文對象

DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(bytesToSend,

    bytesToSend.length, serverAddress, servPort);

DatagramPacket receivePacket =

    new DatagramPacket(new byte[bytesToSend.length], bytesToSend.length);

 

// 4.指定嘗試的次數

int tries = 0;

boolean receivedResponse = false;

 do

{

socket.send(sendPacket);

try

{

socket.receive(receivePacket);

 

if(!receivePacket.getAddress().equals(serverAddress))

{

throw new IOException("Received packet from an unknown source");

}

receivedResponse = true;

}

catch(InterruptedIOException e)

{

tries += 1;

System.out.println("Timed out, " + (MAXTRIES - tries) + "");

}

}while((!receivedResponse) && (tries < MAXTRIES));

 

// 根據是否接收到報文進行反饋

if(receivedResponse)

{

System.out.println("Received: " + new String(receivePacket.getData()));

}

else

{

System.out.println("No response -- giving up.");

}

// 5. 關閉socket

socket.close();

我的總結:對於網絡編程而言,重要的是理解其步驟,按照步驟的需要,一步步搭建根據。如果客戶端和服務端的需要交互,那麼要構建相應的流,供其輸入和輸出。
 

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