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计算机网络---网络编程套接字(一)

计算机网络—网络编程套接字之UDP数据报套接字编程


作者介绍:

🎓作者:偷偷敲代码的青花瓷🐱‍🚀
👀作者的Gitee:代码仓库
📌系列文章推荐:计算机网络 ——网络原理之初识
✨✨我和大家一样都是热爱编程✨,很高兴能在此和大家分享知识,希望在分享知识的同时,能和大家一起共同进步,取得好成绩🤳,今天大家进入网络编程的新章节,如果有错误❌,欢迎指正哟😋,咋们废话不多说,跟紧步伐,开始学习吧~😊

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文章目录

Socket套接字

概念

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。

分类

Socket套接字主要针对传输层协议划分为如下三类:

第一类:流套接字:使用传输层TCP协议 TCP,

即Transmission Control Protocol(传输控制协议),传输层协议

TCP的特点:
1.有连接
2.可靠传输
3.面向字节流
4.有接收缓冲区,也有发送缓冲区
5.大小不限

对于字节流来说,可以简单的理解为,传输数据是基于IO流,流式数据的特征就是在IO流没有关闭的情况下,是无边界的数据,

可以多次发送,也可以分开多次接收


第二类:数据报套接字:使用传输层UDP协议 ,

UDP,即User Datagram Protocol(用户数据报协议),传输层协议

UDP特点:
1.无连接
2.不可靠传输
3.面向数据报
4.有接受缓冲区,无法送缓冲区
5.大小受限:一次最多传输64k

对于数据报来说,可以简单的理解为,

传输数据是一块一块的

,发送一块数据假如100个字节,必须一
次发送,接收也必须一次接收100个字节,而不能分100次,每次接收1个字节。


第三类:原始套接字

原始套接字用于自定义传输层协议,用于读写内核没有处理的IP协议数据。(简单了解即可)

今天主要讲解Socket套接字的第二类:UDP


UDP数据报套接字编程

在 TCP/IP 协议的传输层除了一个 TCP 协议之外,还有一个 UDP 协议。UDP 协议是用户数据报协议的简称,也用于网络数据的传输。虽然 UDP 协议是一种不太可靠的协议,但有时在需要较快地接收数据并且可以忍受较小错误的情况下,UDP 就会表现出更大的优势。


Java中UDP套接字编程步骤

下面是在 Java 中使用 UDP 协议发送数据的步骤。

1.使用 DatagramSocket() 创建一个数据包套接字。
2.使用 DatagramPacket() 创建要发送的数据包
3.使用 DatagramSocket 类的 send() 方法发送数据包。

接收 UDP 数据包的步骤如下:

1.使用 DatagramSocket 创建数据包套接字,并将其绑定到指定的端口。
2.使用 DatagramPacket 创建字节数组来接收数据包。
3.使用 DatagramPacket 类的 receive() 方法接收 UDP 包。

UDP数据报套接字有

两个核心类

:DatagramSocketDatagramPacket


DatagramSocket API

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

DatagramSocket 的构造方法:

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DatagramSocket 的常用方法:

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DatagramPacket API

DatagramPacket 的构造方法

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DatagramPacket 的常用方法

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代码实例以及详细图文解析

实例1:回显服务

进行网络编程,第一步就需要

先准备好 socket 实例

,这是进行网络编程的大前提

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注意:

多个进程不能绑定同一个端口,一个进程能够绑定多个端口。

启动服务器,分三个步骤:

1.读取客服端发来的请求
2.根据请求计算响应
3.把响应写回到客户端

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客户端:
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输出结果:
在这里插入图片描述
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代码实现:

服务器端:

// 服务器端:
package network;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

// 站在服务器的角度:
// 1. 源 IP: 服务器程序本机的 IP
// 2. 源端口: 服务器绑定的端口 (此处手动指定了 9090)
// 3. 目的 IP: 包含在收到的数据报中. (客户端的IP)
// 4. 目的端口: 包含在收到的数据报中. (客户端的端口)
// 5. 协议类型: UDP
public class UdpEchoServer {
    // 进行网络编程, 第一步就需要先准备好 socket 实例~ 这是进行网络编程的大前提.
    private DatagramSocket socket = null;

    public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket(port);
    }

    // 启动服务器.
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("启动服务器!");
        // UDP 不需要建立连接, 直接接收从客户端来的数据即可
        while (true) {
            // 1. 读取客户端发来的请求
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[1024], 1024);
            socket.receive(requestPacket); // 为了接受数据, 需要先准备好一个空的 DatagramPacket 对象, 由 receive 来进行填充数据
            // 把 DatagramPacket 解析成一个 String
            String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength(), "UTF-8");
            // 2. 根据请求计算响应(由于咱们这是一个回显服务, 2 省略)
            String response = process(request);
            // 3. 把响应写回到客户端
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,
                    requestPacket.getSocketAddress());
            socket.send(responsePacket);
            System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n",
                    requestPacket.getAddress().toString(), requestPacket.getPort(), request, response);
        }
    }

    // 由于是回显服务, 响应就和请求一样了.
    // 实际上对于一个真实的服务器来说, 这个过程是最复杂的. 为了实现这个过程, 可能需要几万行, 几十万行代码....
    public String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);
        server.start();
    }
}

客户端:

package network;

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

public class UdpEchoClient {
    private DatagramSocket socket = null;
    private String serverIP;
    private int serverPort;

    // 站在客户端的角度:
    // 源 IP: 本机 IP
    // 源端口: 系统分配的端口
    // 目的 IP: 服务器的 IP
    // 目的端口: 服务器的端口
    // 协议类型: UDP
    public UdpEchoClient(String ip, int port) throws SocketException {
        // 此处的 port 是服务器的端口.
        // 客户端启动的时候, 不需要给 socket 指定端口. 客户端自己的端口是系统随机分配的~~
        socket = new DatagramSocket();
        serverIP = ip;
        serverPort = port;
    }
    public void start() throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            // 1. 先从控制台读取用户输入的字符串
            System.out.print("-> ");
            String request = scanner.next();
            // 2. 把这个用户输入的内容, 构造成一个 UDP 请求, 并发送.
            //    构造的请求里包含两部分信息:
            //    1) 数据的内容. request 字符串
            //    2) 数据要发给谁~ 服务器的 IP + 端口
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(), request.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(serverIP), serverPort);
            socket.send(requestPacket);
            // 3. 从服务器读取响应数据, 并解析
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[1024], 1024);
            socket.receive(responsePacket);
            String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength(), "UTF-8");
            // 4. 把响应结果显示到控制台上.
            System.out.printf("req: %s, resp: %s\n", request, response);
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 由于服务器和客户端在同一个机器上, 使用的 IP 仍然是 127.0.0.1 . 如果是在不同的机器上, 当然就需要更改这里的 IP 了
        UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1", 9090);
        client.start();
    }
 }

实例2:程序翻译(英译汉 )

请求:一些简单的英语单词 响应:英语单词对应的翻译

这个简单的程序我们需要知道,

客户端不变

,把服务器代码进行调整,主要是调整 process 方法,读取请求并分析,把响应写会给客户端,这俩步骤都一样,关键的逻辑就是"根据请求处理响应"

代码实现:

package network;

import java.io.IOException;
import java.net.SocketException;
import java.util.HashMap;

public class UdpDictServer extends UdpEchoServer {
    private HashMap<String, String> dict = new HashMap<>();

    public UdpDictServer(int port) throws SocketException {
        super(port);

        // 简单构造几个词
        dict.put("cat", "小猫");
        dict.put("dog", "小狗");
        dict.put("fuck", "卧槽");
        dict.put("pig", "小猪");
    }

    @Override
    public String process(String request) {
        return dict.getOrDefault(request, "该词无法被翻译!");
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpDictServer server = new UdpDictServer(9090);
        server.start();
    }
}

输出结果:
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总结

种一颗树最好的是十年前,其次就是现在
所以,
让我们一起努力吧,去奔赴更高更远的山海

如果有错误❌,欢迎指正哟😋

🎉如果觉得收获满满,可以动动小手,点点赞👍,支持一下哟🎉
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本文转载自: https://blog.csdn.net/Biteht/article/details/124084411
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