【网络编程】网络编程 和 Socket 套接字认识

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目 录

🎧一. 网络编程基础

🎺1. 为什么需要网络编程？

用户在浏览器中，打开在线视频网站，如优酷看视频，实质是通过网络，获取到网络上的一个视频资源。

与本地打开视频文件类似，只是视频文件这个资源的来源是网络。
相比本地资源来说，网络提供了更为丰富的网络资源：

所谓的网络资源，其实就是在网络中可以获取的各种数据资源。
而所有的网络资源，都是通过网络编程来进行数据传输的。

🎷2. 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）。

当然，我们只要满足进程不同就行；所以即便是同一个主机，只要是不同进程，基于网络来传输数据，也属于网络编程。

特殊的，对于开发来说，在条件有限的情况下，一般也都是在一个主机中运行多个进程来完成网络编程。

但是，我们一定要明确，我们的目的是提供网络上不同主机，基于网络来传输数据资源：

• 进程A：编程来获取网络资源
• 进程B：编程来提供网络资源

🎸3. 网络编程中的基础概念

1. 网络编程：写代码，实现两个 / 多个进程，通过网络，来进行相互通信。

由于进程具有隔离性(每个进程都有自己独立的虚拟空间地址)，进程间通信，借助一个每个进程都能访问到的公共区域，完成数据交换。

网络编程，也就是一种进程间通信的方式，借助公共的区域，就是网卡（当下最主流的方式，既能让同一个主机的多个进程间通信，也可以让不同主机的多个进程间通信），尤其是对于高并发，分布式，大数据这样的时代有影响。

1. 客户端(client) / 服务器(server)

客户端：主动发送网络数据的一方
服务器：被动接受网络数据的一方

因为服务器无法知道客户端啥时候发来数据，因此就只能长时间运行，甚至 7 * 24 小时运行。

1. 请求(request) / 响应(response)

请求：客户端给服务器发送的数据
响应：服务器给客户端返回的数据

1. 客户端和服务器之间的交互方式

• 一问一答（最常见的方式，比如浏览网页）

客户端给服务器发个请求，服务器给客户端返回个响应

• 多问一答（更少见一些，比如上传文件）

客户端发多个请求，服务器响应一个

• 一问多答（还行，比如下载文件）

客户端发一个请求，服务器返回多个响应

• 多问多答（远程控制，游戏串流…）

客户端发送多个请求，服务器返回多个响应

🎿二. Socket套接字

进行网络编程，需要使用 操作系统 提供的 网络编程 API

网络编程在应用层进行，就需要调用传输层，正是这个传输层，提供了 “网络通信 api” ，这些 api 也叫做 socket api 。（操作系统提供的原生 api ，是 C 语言的。JVM 非常贴心把 C 风格的 api 封装了一下，变成 Java 中的面向对象风格的 api）

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。

传输层提供了两个非常重要的协议：TCP / UDP。他们截然不同，这两个协议对应的 socket api 也是截然不同的。

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。

以下为TCP的特点（细节后续再讲）：

• 有连接
• 可靠传输
• 面向字节流
• 全双工

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。

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。

以下为UDP的特点（细节后续再讲）：

• 无连接
• 不可靠传输
• 面向数据报
• 全双工

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。

原始套接字（了解即可）:

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。

• 有连接：打电话，先建立连接，然后再通信
• 无连接：发微信，不必建立连接，直接通信即可

• 可靠传输：数据对方收没收到，发送方能够有感知（打电话）
• 不可靠传输：数据对方收没收到，也不管，也不知道（发微信）

网络通信是无法保证 100% 到达的（网线被挖掘机挖断）

• 面向字节流：这里的字节流和文件那里的字节流是一样的（不光概念一样，连代码编写都是一样的）
• 面向数据报：以数据报为传输的基本单位

• 全双工：双向通信，一个管道，能 A->B，B->A 同时进行
• 半双工：单向通信，一个管道，同一时刻，要么 A->B，要么 B->A ，不能同时进行。

🎼三. Socket编程注意事项

1. 客户端和服务端：开发时，经常是基于一个主机开启两个进程作为客户端和服务端，但真实的场景，一般都是不同主机。
2. 注意目的IP和目的端口号，标识了一次数据传输时要发送数据的终点主机和进程
3. Socket编程我们是使用流套接字和数据报套接字，基于传输层的TCP或UDP协议，但应用层协议，也需要考虑，这块我们在后续来说明如何设计应用层协议。
4. 关于端口被占用的问题

如果一个进程A已经绑定了一个端口，再启动一个进程B绑定该端口，就会报错，这种情况也叫端
口被占用。对于java进程来说，端口被占用的常见报错信息如下：

此时需要检查进程B绑定的是哪个端口，再查看该端口被哪个进程占用。以下为通过端口号查进程
的方式：

• 在cmd输入 netstat -ano | findstr 端口号 ，则可以显示对应进程的pid。
• 在任务管理器中，通过pid查找进程

解决端口被占用的问题：

• 如果占用端口的进程A不需要运行，就可以关闭A后，再启动需要绑定该端口的进程B
• 如果需要运行A进程，则可以修改进程B的绑定端口，换为其他没有使用的端口。