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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 2 傳輸層 3 網際層 4 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。
對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端
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InputStream和OutputStream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 與datagramPacket
2 建立數據包
3 調用Socket額發送接收方法。
4 關閉Socket
發送端與接收端是兩個獨立的運行程序。
server端
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DatagramSocket的send和receive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端
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send和receive方法發送DatagramPacket報文。
3.結束後,調用DatagramSocket的close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UDP的DatagramSocket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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