网络编程之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）

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。
构造方法方法说明DatagramSocket()创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机任意一个随机端口（一般用于客户端）DatagramSocket(int port)创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机指定的端口（一般用于服务端）普通方法方法说明void receive(DatagramPacket p)从此套接字接收数据报（如果没有接收到数据报，该方法会阻塞等待）void send(DatagramPacket p)从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送）void close()关闭此数据报套接字

2-1-2 DatagramPacket

DatagramPacket

是UDP Socket发送和接收的数据报。
构造方法方法说明DatagramPacket(byte[] buf, int length)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（第一个参数buf）中，接收指定长度（第二个参数length）DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress address)构造一个DatagramPacket以用来发送数据报，发送的数据为字节数组（第一个参数buf）中，从0到指定长度（第二个参数length）。address指定目的主机的IP和端口号普通方法方法说明InetAddress getAddress()从接收的数据报中，获取发送端主机IP地址；或从发送的数据报中，获取接收端主机IP地址int getPort()从接收的数据报中，获取发送端主机的端口号；或从发送的数据报中，获取接收端主机端口号byte[] getData()获取数据报中的数据
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。
构造方法方法说明InetSocketAddress(InetAddress addr, int port)创建一个Socket地址，包含IP地址和端口号

2-1-4 代码案例

服务端：

packageday1.udp.mine;importday1.udp.dictionary_service.Log;importjava.io.IOException;importjava.net.DatagramPacket;importjava.net.DatagramSocket;importjava.net.InetAddress;importjava.util.Arrays;publicclassUdpServer{// 服务器要绑定的端口privatestaticfinalint PORT =8080;publicstaticvoidmain(String[] args)throwsIOException{// 1.创建服务端DatagramSocket，指定端口，可以发送及接收UDP数据报DatagramSocket socket =newDatagramSocket(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 =newbyte[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 =newDatagramPacket(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 -> StringString request =newString(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 =newDatagramPacket(
                bytes,0, bytes.length,
                address,
                port
        );
        socket.send(sent);System.out.println("DEBUG: 响应发送成功");}}

客户端：

packageday1.udp.mine;importjava.io.IOException;importjava.net.DatagramPacket;importjava.net.DatagramSocket;importjava.net.InetAddress;importjava.util.Scanner;publicclassUdpClient{publicstaticvoidmain(String[] args)throwsIOException{Scanner input =newScanner(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 =newDatagramPacket(
                bytes,0,
                bytes.length,InetAddress.getLoopbackAddress(),// 得到本机地址8080);DatagramSocket socket =newDatagramSocket(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 =newbyte[1024];DatagramPacket received =newDatagramPacket(buf, buf.length);

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

2-2 TCP流套接字

2-2-1 ServerSocket

ServerSocket

是创建TCP服务端Socket的API。
构造方法方法说明ServerSocket(int port)创建一个服务端流套接字Socket，并绑定到指定端口普通方法方法说明Socket accept()开始监听指定端口（创建时绑定的端口），有客户端连接后，返回一个服务端Socket对象，并基于该Socket建立与客户端的连接，否则阻塞等待void close()关闭此套接字

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。
构造方法方法说明Socket(String host, int port)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普通方法方法说明InetAddress getInetAddress()返回套接字所连接的地址InputStream getInputStream()返回此套接字的输入流OutputStream getOutputStream()返回此套接字的输出流

2-2-3 代码案例

服务端：

packageday2.dict_service.tcp.mine;importjava.io.*;importjava.net.ServerSocket;importjava.net.Socket;publicclassTcpServer{//服务器socket要绑定固定的端口privatestaticfinalint PORT =8888;publicstaticvoidmain(String[] args)throwsIOException{// 1.创建一个服务端ServerSocket，用于收发TCP报文ServerSocket server =newServerSocket(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 =newBufferedReader(newInputStreamReader(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();}}

客户端：

packageday2.dict_service.tcp.mine;importjava.io.*;importjava.net.Socket;importjava.util.Scanner;publicclassTcpClient{//服务端IP或域名privatestaticfinalString SERVER_HOST ="localhost";//服务端Socket进程的端口号privatestaticfinalint SERVER_PORT =8888;publicstaticvoidmain(String[] args)throwsIOException{Scanner input =newScanner(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 =newSocket(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 =newPrintWriter(newOutputStreamWriter(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");}}

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！！！