Java--网络编程TCP和UDP

　　计算机网络，就是把分布在不同区域的计算机用通信线路连接在一起、可以方便地互相传递信息，共享资源。网络编程，就是直接或间接地通过网络协议与其他计算机进行通讯。

网络编程中有两个重要问题：

1. 如何准确地定位网络上一台或多台主机。
2. 找到主机后如何可靠高效地进行数据传输。

基础术语

• IP地址

网络中每台主机都必须有一个唯一的IP地址，IP地址是一个逻辑地址。
英特网上的IP地址具有全球唯一性。
32位，四个字节，常用点分十进制的格式表示。例如：113.45.153.190

• 协议

为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定。（=语义+语法+规则）。
不同层具有各自不同的协议。

• 端口 　　

  在互联网上传输的数据都包含有用来识别目的地的IP地址和端口号。
  IP地址用来标识网络上的计算机，而端口号用来指明该计算机上的应用程序。
  端口用一个整数型标识符来表示，即端口号。
  端口使用一个16位的数字来表示，它的范围是0~65535，1024以下的为保留端口。

• 数据封装

一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程称为封装。
封装就是在数据前面加上特定的协议头部。
在每一层传递信息的过程中都会进行一次封装，服务端收到信息后然后进行一层一层的解封装最终得到数据。

ISO七层模型

网络体系结构解决异质性问题采用的是分层的方法——把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决，各层之间是严格的单向依赖。

• OSI(Open System Interconnection)参考模型7层：

• OSI各层所使用的协议：

应用层：Telnet、FTP、HTTP、DNS、SMTP、POP3
传输层：TCP、UDP
网络层：IP、ICMP、IGMP

详细讲解可查看博客：http://blog.csdn.net/yaopeng_2005/article/details/7064869

TCP/UDP

套接字Socket，是连接运行在网络上的两个程序间的双向通讯的端点。网络通信其实就是Socket间的通信。即，数据在两个Socket间通过IO传输。

UDP

• UDP支持更简单的、快速的、点对点的数据报模式

将数据及源和目的封装成数据包中 不需要建立连接。
无连接，即是不可靠协议、速度快。
协议并不保证数据报是否能正确地到达目的地。
每个数据报的大小在限制在64KB内。

• 实例一 、简单的接收和发送数据DEMO

1. 发送数据

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   import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetAddress; /** * 通过udp协议发送数据 * Created by xiaoxiaomo on 2016/4/12. * */ public class UdpSendSimpleDemo { /** * 1：获取socket对象 * 2：对数据进行封包 * 3：通过socket对象把数据包发送出去 * 4：把连接关闭 * @param args */ public static void main(String[] args) throws IOException { //1. 获取socket对象 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(); //2. 封包数据 String sendMsg = "UDP ......你好！" ; /** * @param buf 字节流数据包 * @param length 流数据包长度 eg,InetAddress.getByName("192.168.3.102") * @param address 发送地址 * @param port 端口号 */ DatagramPacket p = new DatagramPacket(sendMsg.getBytes(),sendMsg.getBytes().length,InetAddress.getLocalHost(),3000); //3. 发送数据包 ds.send(p); //4. 关闭连接 ds.close(); } }

2. 接送数据

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   import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; /** * UDP接收端代码 * Created by xiaoxiaomo on 2016/4/12. * */ public class UdpReceiveSimpleDemo { /** * 1：获取socket连接(需要指定监听的端口) * 2：通过receive方法接收数据包 * 3：解包，获取数据包中的内容 * 4：关闭连接 * @param args * @throws Exception */ public static void main(String[] args) throws IOException { //1:获取连接 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(3000);; //2：接收数据 byte[] buf = new byte[1024]; DatagramPacket p = new DatagramPacket(buf, 0, buf.length); ds.receive(p); //3:获取数据 System.out.println( "信息来源："+p.getAddress().getHostAddress() ); System.out.println( "收到数据：" + new String( p.getData(),0,p.getLength()) ); //4：关闭连接 ds.close(); } }

3. 运行结果

   1 2 3 4

   如果先运行UdpSendSimpleDemo没有任何信息 如果先运行UdpReceiveSimpleDemo会输出： 信息来源：192.168.3.102 收到数据：UDP ......你好！

• 实例二 、相对复杂的实例

发送数据后，如果不成功会继续发送4次，都不成功则表示失败。
接收端收到信息后，会返回消息告诉发送者已成功，发送者收到数据会进行相应的校验。

1. 发送数据：

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   import java.io.IOException; import java.io.InterruptedIOException; import java.net.*; /** * 通过udp协议发送数据 * Created by xiaoxiaomo on 2016/4/12. * */ public class UdpSendDemo { private static final int TIMEOUT = 3000; //设置接收数据的超时时间 private static final int MAXNUM = 5; //设置重发数据的最多次数 /** * 1：获取socket对象 * 2：对数据进行封包 * 3：通过socket对象把数据包发送出去 * 4：把连接关闭 * @param args */ public static void main(String[] args) { //1. 获取socket对象 DatagramSocket ds = null; try { ds = new DatagramSocket(9000); //如果只是用于发送不填写端口 } catch (SocketException e) { System.out.println("创建一个socket对象失败！"); } //2. 封包数据 String sendMsg = "UDP ......你好！" ; DatagramPacket p = null; try { p = new DatagramPacket(sendMsg.getBytes(),sendMsg.getBytes().length,InetAddress.getLocalHost(),3000); } catch (UnknownHostException e) { System.out.println("找不到该hosts所对应的地址！"); } //3. 发送数据包 boolean isReceived = false; //是否接收到数据的标志位 int tries = 0; //重发数据的次数 try { ds.setSoTimeout(TIMEOUT); //设置超时时间 //直到接收到数据，或者重发次数达到预定值，则退出循环 while(!isReceived && tries<MAXNUM) { ds.send(p); //发送数据 try{ //定义用来接收数据的DatagramPacket实例 DatagramPacket dp_receive = new DatagramPacket(new byte[1024], 1024); //接收从服务端发送回来的数据 ds.receive(dp_receive); //如果接收到的数据不是来自目标地址，则抛出异常 if(!dp_receive.getAddress().equals( InetAddress.getLocalHost() )){ throw new IOException("地址出错"); } //如果接收到数据。则将receivedResponse标志位改为true，从而退出循环 isReceived = true; }catch(InterruptedIOException e){ //如果接收数据时阻塞超时，重发并减少一次重发的次数 tries += 1; System.out.println("Time out,次数：" + tries ); } } } catch (IOException e) { System.out.println("发送数据失败！"); } if(isReceived){ //成功 System.out.println("发送成功！"); }else{ //失败 System.out.println("重发信息"+tries+"次后，失败！"); } //4. 关闭连接 if( ds != null ){ ds.close(); } } }

2. 接收数据

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   import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.SocketException; /** * UDP接收端代码 * Created by xiaoxiaomo on 2016/4/12. * */ public class UdpReceiveDemo { /** * 1：获取socket连接(需要指定监听的端口) * 2：通过receive方法接收数据包 * 3：解包，获取数据包中的内容 * 4：关闭连接 * @param args * @throws Exception */ public static void main(String[] args) { //1:获取连接 DatagramSocket ds = null; try { //在3000端口监听接收到的数据 ds = new DatagramSocket(3000); } catch (SocketException e) { //例如，该端口已被占用 //java.net.BindException: Address already in use: Cannot bind System.out.println("创建一个socket对象失败！"+e.getMessage()); } //这些让它一直接收数据 while( ds != null ){ //2：接收数据 byte[] buf = new byte[1024]; DatagramPacket p = new DatagramPacket(buf, 0, buf.length); try { ds.receive(p); } catch (IOException e) { //例如，ds为空等 System.out.println("接收数据失败！"); } //3:获取数据 System.out.println( "信息来源："+p.getAddress().getHostAddress() ); System.out.println( "收到数据：" + new String( p.getData(),0,p.getLength()) ); //通知9000端口的客户端数据接收成功 //数据发动到客户端的 DatagramPacket dp_reply= new DatagramPacket(p.getData() ,p.getData().length,p.getAddress(),9000); try { ds.send(dp_reply); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } //由于dp_reply在接收了数据之后，其内部消息长度值会变为实际接收的消息的字节数， //所以这里要将dp_reply的内部消息长度重新置为1024 dp_reply.setLength(1024); } //4：关闭连接 //ds.close(); } }

• 运行结果

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UdpSendDemo先运行，如中途UdpReceiveDemo还未启动则运行结果：
Time out,次数：1
Time out,次数：2
Time out,次数：3
Time out,次数：4
Time out,次数：5
重发信息5次后，失败！
UdpReceiveDemo先运行,UdpSendDemo会收到发送成功！接收者
信息来源：192.168.3.102
收到数据：UDP ......你好！

TCP

• TCP用于网络的可靠的流式输入/输出，HTTP、FTP、Telnet等应用都需要这种可靠的通信通道。、

两个socket之间必须建立连接，形成传输数据的通道
在连接中进行大数据量传输
通过三次握手完成连接 是可靠协议、效率会稍低

• 事例一、简单的TCP实例

1. TCP发送端

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   import java.io.OutputStream; import java.net.Socket; /** * TCP发送端 * Created by xiaoxiaomo on 2016/4/12. */ public class TcpSendSimpleDemo { /** * 1：创建socker客户端，需要连接到接收端 * 2：获取这个socket的输出流 * 3：通过输出流给其他服务器发送数据 * 4：关键连接 * @param args * @throws Exception */ public static void main(String[] args) throws Exception { //1：获取socker对象 Socket socket = new Socket("192.168.3.102",6000); //2:获取输出流 OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); //3:通过输出流写数据 outputStream.write("TCP ... 你好!".getBytes()); //4：关闭连接 socket.close(); } }

2. TCP接收端

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   import java.io.InputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; /** * TCP接收端 * Created by xiaoxiaomo on 2016/4/12. */ public class TcpReceiveSimpleDemo { /** * 1：创建一个socket服务端，需要监听指定端口 * 2：通过这个服务端对象可以获取到给指定端口发送数据的socket客户端对象 * 3：通过socket对象获取具体的读取流 * 4：通过读取流获取数据 * 5：关闭连接 * @param args * @throws Exception */ public static void main(String[] args) throws Exception { //1:获取ServerSocket ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6000); //2:获取客户端的socket对象 //是一个阻塞方法，获取socket客户端对象 Socket socket = serverSocket.accept(); //3：获取socket的输入流 InputStream in = socket.getInputStream(); byte[] bytes = new byte[1024]; //4：读取数据 int read = in.read(bytes); System.out.println(new String(bytes, 0, read)); //5：关闭连接 socket.close(); serverSocket.close(); } }

• InetAddr类讲解：Java-网络编程InetAddr和URL

TCP/IP模型

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