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网络编程套接字

文章目录

一、前言

在这里插入图片描述

在本文中，会介绍一些关于网络编程的基础知识
Socket的一些api
会在文章末尾运用所讲知识做一个基于网络的回显的代码

为什么需要网络编程？

当你打开CSDN看到这篇文章时，实质上是通过网络来获取一个文本资源、图片资源等等

和本地硬盘上打开一个文本一样，只不过这个文本资源是来自于网络。
和本地资源来说，网络提供了更多更丰富的资源。

所谓的网络资源，就是在网络中可以获取到的各种资源。
而所有的网络资源，都是通过网络编程来传输的。

二、网络编程是什么？

网络编程，是指网络上的主机，通过不同的进程，以编程的方式来实现网络传输（实现网络数据传输）
在这里插入图片描述
这里只需要满足不同进程就可以，因为在大多数的情况下，都是在同一个主机上，通过网络编程来传输数据。

三、网络编程的基本概念

3.1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。

注意：发送端和接收端是相对的，只是一次网络数据传输产生数据流向后的概念。

在这里插入图片描述

3.2请求和响应

一般来说，获取一个网络资源，一般需要两次网络数据传输。

  • 第一次：请求数据的发送
  • 第二次：响应数据的发送在这里插入图片描述

3.3服务器和客户端

服务端： 在网络传输中，提供服务的一方进程，成为服务端。也可以向外提供服务
客户端： 获取服务的一方进程，称为客户端。

  • 客户端获取服务资源!

在这里插入图片描述

  • 客户端保存资源在服务端在这里插入图片描述

四、常见的服务端客户端模型

一般来说，网络数据的传输的过程如下

  • 客户端：输入请求，将请求发送到服务端
  • 服务端：接收请求，分析请求内容
  • 服务端：根据请求内容执行响应的业务
  • 服务端：将执行业务的结果作为响应返回给客户端
  • 客户端：根据服务端的响应，将响应展示出来

五、Socket套接字

5.1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。

5.2分类

Socket套接字主要针对传输层协议分为三类：

  1. 流套接字****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。 下一位Tcp的特点
  • 有连接
  • 可靠传输
  • 面向字节流
  • 有接收缓冲区，也有发送缓冲区
  • 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。
2. 数据报套接字
数据报套接字： 使⽤传输层UDP协议
UDP，即User Datagram Protocol（⽤⼾数据报协议），传输层协议。
以下为UDP的特点：

  • 无连接
  • 不可靠传输
  • 面向数据报
  • 有接收缓冲区，无发送缓冲区
  • 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。
3. 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。

六、数据报套接字通信模型

对于UDP协议来说，具有⽆连接，⾯向数据报的特征，即每次都是没有建⽴连接，并且⼀次发送全部数据报，⼀次接收全部的数据报。

java中使⽤UDP协议通信，主要基于 DatagramSocket 类来创建数据报套接字，并使⽤DatagramPacket 作为发送或接收的UDP数据报。对于⼀次发送及接收UDP数据报的流程如下：

在这里插入图片描述

七、Java流套接字通信模型

在这里插入图片描述

八、UDP数据报套接字

API介绍

DatagramSocket

DatagramSocket

是UDP Socket，⽤于发送和接收UDP数据报。
方法签名方法说明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（⼀般⽤于客⼾端）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）

DatagramSocket

⽅法：
方法签名方法说明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
DatagramPacket

DatagramPacket

是UDP Socket发送和接收的数据报。

DatagramPacket

构造⽅法：
方法签名方法说明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，接收指定⻓度（第⼆个参数length）DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length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到指定⻓度（第⼆个参数length）。address指定⽬的主机的IP和端⼝号

DatagramPacket

⽅法：
方法签名方法说明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。

InetSocketAddress

InetSocketAddress

（ 

SocketAddress

的⼦类 ）构造⽅法：
方法签名方法说明InetSocketAddress(InetAddress addr, int port)创建⼀个Socket地址，包含IP地址和端⼝号
利用UDP数据报创建一个回显客户端和服务器

publicclassUdpEchoClient{private DatagramSocket socket = null;private String serverIp;privateint serverPort;publicUdpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws SocketException {
        socket =newDatagramSocket();this.serverIp = serverIp;this.serverPort = serverPort;}publicvoidstart() throws IOException {
        System.out.println("客户端启动！！！");
        Scanner scanner =newScanner(System.in);while(true){
            System.out.println("请输入你的请求！！！");
            String request = scanner.next();//打包成数据包 通过网卡发送到服务端
            DatagramPacket requestPackage =newDatagramPacket(request.getBytes(),0,request.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);
            socket.send(requestPackage);

            DatagramPacket responsePackage =newDatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socket.receive(responsePackage);

            String response =newString(responsePackage.getData(),0,responsePackage.getLength());
            System.out.println(response);}}publicstaticvoidmain(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoClient client =newUdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        client.start();}

public abstract classUdpEchoServer{private DatagramSocket socket = null;publicUdpEchoServer(int port) throws SocketException {
        socket =newDatagramSocket(port);}publicvoidstart() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动！！！");//接收请求while(true){
            DatagramPacket requestPackage =newDatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socket.receive(requestPackage);//处理请求
            String request =newString(requestPackage.getData(),0,requestPackage.getLength());

            String response =process(request);//返回响应

            DatagramPacket responsePackage =newDatagramPacket(response.getBytes(),0,response.getBytes().length,
                    requestPackage.getSocketAddress());
            socket.send(responsePackage);

            System.out.printf("[%s:%d] req=%s res=%s\n",requestPackage.getAddress(),requestPackage.getPort(),request,response);}}public String process(String request){return request;}publicstaticvoidmain(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer server =newUdpDictServer(9090);
        server.start();}}

运行效果如下

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
一个简易的字典

publicclassUdpDictServer extends UdpEchoServer{private HashMap<String,String> hashMap = null;publicUdpDictServer(int port) throws SocketException {super(port);
        hashMap =newHashMap<>();

        hashMap.put("hello","你好");
        hashMap.put("dog","小狗");
        hashMap.put("cat","小猫");
        hashMap.put("world","世界");
        hashMap.put("baby","宝贝");}
    @Override
    public String process(String request){return hashMap.getOrDefault(request,"没有找到该词汇");}publicstaticvoidmain(String[] args) throws IOException {
        UdpDictServer dictServer =newUdpDictServer(9090);
        dictServer.start();}}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

九、TCP流套接字

API介绍

ServerSocket

ServerSocket

是创建TCP服务端Socket的API。

ServerSocket

构造⽅法：
方法签名方法说明ServerSocket(int port)创建⼀个服务端流套接字Socket，并绑定到指定端⼝

ServerSocket

⽅法：
方法签名方法说明Socket accept()开始监听指定端⼝（创建时绑定的端⼝），有客⼾端连接后，返回⼀个服务端Socket对象，并基于该Socket建⽴与客⼾端的连接，否则阻塞等待void close()关闭此套接字
Socket

Socket

是客⼾端Socket，或服务端中接收到客⼾端建⽴连接（accept⽅法）的请求后，返回的服务端Socket。

不管是客⼾端还是服务端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。

Socket

构造⽅法
方法签名方法说明Socket(String host, int port)创建⼀个客⼾端流套接字Socket，并与对应IP的主机上，对应端⼝的进程建⽴连接

Socket

⽅法：
方法签名方法说明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

publicclassTcpEchoServer{private ServerSocket serverSocket = null;publicTcpEchoServer(int port) throws IOException {
        serverSocket =newServerSocket(port);}publicvoidstart() throws IOException {
        System.out.println("服务端启动！！！");//        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();while(true){
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();

            Thread t =newThread(()->{try{processConnection(clientSocket);}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}});
            t.start();}}privatevoidprocessConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
        System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
             OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()){

            Scanner scanner =newScanner(inputStream);while(true){if(!scanner.hasNext()){
                    System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());break;}

                String request = scanner.next();

                String response =process(request);

                outputStream.write(response.getBytes(),0,response.getBytes().length);
                System.out.printf("[%s:%d] req=%s res=%s\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort(),request,response);}}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}public String process(String request){return request +"\n";}publicstaticvoidmain(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer server =newTcpEchoServer(9090);
        server.start();}}

publicclassTcpEchoClient{private Socket socket = null;publicTcpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws IOException {
       socket =newSocket(serverIp,serverPort);}publicvoidstart(){
       System.out.println("客户端启动！");
       Scanner scanner =newScanner(System.in);try(InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){

           Scanner scannerNetwork =newScanner(inputStream);while(true){
               System.out.println("输入你的请求-》");
               String request = scanner.next();

               request +="\n";

               outputStream.write(request.getBytes());if(!scannerNetwork.hasNext()){break;}
               String response = scannerNetwork.next();

               System.out.println(response);}}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}publicstaticvoidmain(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoClient client =newTcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        client.start();}}

运行效果展示
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

以上就是本文所有内容，如果对你有帮助的话，点赞收藏支持一下吧！💞💞💞

标签： 网络 php 服务器
本文转载自: https://blog.csdn.net/2202_75795446/article/details/138889584
版权归原作者 爱吃南瓜的北瓜 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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