Java-Java基础学习（2）-网络编程-TCP-UDP

2.网络编程

2.1. 通信协议

TCP、UDP对比
- TCP 打电话
  - 连接，稳定
  - 三次握手，四次挥手
```
三次握手
A: 你瞅啥？
B: 瞅你咋地？
A：干一场！

四次挥手
A：我要走了
B: 你真的要走了吗？
B：你真的真的要走了吗？
A：我真的要走了
```
  - 客户端、服务端
  - 传输完成，释放连接，效率低
- UDP 发短信
  - 不连接，不稳定
  - 客户端，服务端，没有明确的界限
  - 不管有没有准备好，都可以发给你
  - 导弹
  - DDOS：洪水供给！（饱和攻击）

2.2. Tcp上传测试

java 复制代码

1、TcpUploadClient.java
    package com.hzs.basic.inet;

import java.io.*;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.Socket;
import java.net.URL;
import java.net.UnknownHostException;

/**
 * @author Cherist Huan
 * @version 1.0
 * @date 2021/6/8 11:39
 * @note 文件上传客户端
 */
public class TcpUploadClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1、创建一个Socket连接
        Socket socket = new Socket(Inet4Address.getByName("127.0.0.1"),9999);

        // 2、创建一个输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();

        // 3、读取文件
       // FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(String.valueOf(TcpUploadClient.class.getResource("6.jpg"))));
    //    URL resource = TcpUploadClient.class.getResource("/images/6.jpg");
    //    FileInputStream fis = new FileInputStream(resource.getPath());

        File file = new File("java-test-questions-06/src/main/resources/images/6.jpg");
       // File file = new File("images/6.jpg");
        System.out.println(file.getAbsolutePath());
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);

        // 4、写出文件
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = fis.read(buffer))!= -1)
        {
            os.write(buffer,0,len);
        }


        // 通知服务器，我已经传输完毕了
        socket.shutdownOutput(); // 我已经传输完毕

        // 接受服务器的响应，确定服务器接受完毕，才能关闭连接
        InputStream is2 = socket.getInputStream();
        byte[] buffer2 = new byte[1024];
        int len2;
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();


        while((len2 = is2.read(buffer2))!= -1)
        {
         baos.write(buffer2,0,len2);
        }

        System.out.println(baos.toString());

        // 5、关闭资源
        baos.close();

        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

java 复制代码

2、TcpUploadServer.java
    package com.hzs.basic.inet;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.URL;

/**
 * @author Cherist Huan
 * @version 1.0
 * @date 2021/6/8 11:39
 *  @note 文件上传服务端
 */
public class TcpUploadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1、创建ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);

        // 2、创建Socket监听
        Socket socket = serverSocket.accept();

        // 3、获取输入流
        InputStream is = socket.getInputStream();

        // 4、文件输出

//        URL resource = TcpUploadClient.class.getResource("/images/6_receive.jpg");
//        //FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(resource.getPath()));
//        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(resource.getPath());

        File file = new File("java-test-questions-06/src/main/resources/images/6receive.jpg");
        //File file = new File("images/6_receive.jpg");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);

        byte[] buffer;
        buffer = new byte[1024];
        int len;

        while((len = is.read(buffer))!= -1)
        {
            fos.write(buffer,0,len);
        }


        // 通知客户端，我已经接受完毕
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("服务端返回，服务端已经接受完毕了".getBytes());

        // 5、关闭资源
        os.close();

        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();

    }
}

总结：

客户端
1. 建立socket连接
2. 创建一个输出管道流
3. 读取需要上传的文件
4. 将文件写出到管道流
5. 通知服务器，我已经传输完毕
6. 接受服务器的响应，确定服务器接受完毕，才能关闭连接
7. 关闭资源
服务端
1. 建立ServerSocker端口服务
2. 创建Socket监听，返回Socket
3. 获取输入流
4. 获取输入流中文件输出
5. 通知客户端，我已经接受完毕
6. 关闭资源

2.3. Udp 传输

java 复制代码

1、UdpClient.java
    
package com.hzs.basic.inet;

import java.io.IOException;
import java.net.*;

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 10:41
 * @Version 1.0
 */
public class UdpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // System.out.println(("AB".getBytes()).length);//2

        // 1、建立一个Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        // 2、建包
        String msg = "Hello Cherist Huan!";
        InetAddress byName = Inet4Address.getByName("127.0.0.1");
        int port = 9090;
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(msg.getBytes(),0,msg.getBytes().length,byName,port);

        // 3、发送包
        socket.send(datagramPacket);
        // 4、关闭流
       socket.close();
    }
}

java 复制代码

2、UdpServer.java
    package com.hzs.basic.inet;

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

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 10:57
 * @Version 1.0
 */
public class UdpServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1、开放端口
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(9090);

        // 2、接受数据包
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);

        datagramSocket.receive(packet);// 阻塞式接受
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));
        // 关闭流
        datagramSocket.close();
    }
}

2.4. Udp聊天室（多线程）

java 复制代码

1、TalkSend.java
package com.hzs.basic.inet;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.*;

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 15:24
 * @Version 1.0
 */
public class TalkSend implements  Runnable {

    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader reader = null;

    private  int fromPort;
    private  int toPort;
    private  String toIp;

    public TalkSend(int fromPort, int toPort, String toIp) {
        this.fromPort = fromPort;
        this.toPort = toPort;
        this.toIp = toIp;

        try {
            socket = new DatagramSocket(fromPort);
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    public void run() {
          while(true)
          {
              try {
                  String data = reader.readLine();
                  byte[] dataBytes = data.getBytes();

                  DatagramPacket packet = new DatagramPacket(dataBytes,0,dataBytes.length,new InetSocketAddress(this.toIp,this.toPort));

                  socket.send(packet);

                  if(data.equals("bye")){
                      break;
                  }

              } catch (IOException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }

          socket.close();
    }
}

2、TalkReceive.java
package com.hzs.basic.inet;

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

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 15:44
 * @Version 1.0
 */
public class TalkReceive  implements  Runnable{

    DatagramSocket socket = null;
    private int port;
    private  String msg;
    public  TalkReceive(int port,String msg){
        this.port = port;
        this.msg = msg;
        try {
            socket = new DatagramSocket(port);

        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void run() {
       while(true){

           try {
               byte[] container = new byte[1024];
               DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);

               socket.receive(packet);//阻塞式接受包裹

               // 断开连接 bye
               byte[] data = packet.getData();
               String receiveData = new String(data,0,data.length);
               System.out.println(msg+":"+receiveData);

               if(receiveData.equals("bye"))
               {
                   break;
               }

           } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       }
       socket.close();
    }
}


3、TalkStudent.java
package com.hzs.basic.inet;

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 15:56
 * @Version 1.0
 */
public class TalkStudent {
    public static void main(String[] args) {
        // 开启两个线程
        new Thread(
                new TalkSend(7777,9999,"localhost")
        ).start();

        //学生端接受线程端口（服务端口 8888）
        new Thread(
                new TalkReceive(8888,"老师说")
        ).start();
    }
}

4、TalkTeacher.java
package com.hzs.basic.inet;

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 16:04
 * @Version 1.0
 */
public class TalkTeacher {
    public static void main(String[] args) {
        // 开启两个线程
        new Thread(
                new TalkSend(6666,8888,"localhost")
        ).start();

        //老师端接受线程端口（服务端口 9999）
        new Thread(
                new TalkReceive(9999,"学生说")
        ).start();
    }
}

2.5 对比总结

Java网络编程中，TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是两种主要的传输层协议。它们各有特点和适用场景。

TCP传输

特点：

面向连接：TCP在传输数据之前需要先建立连接，传输完成后需要断开连接。
可靠传输：TCP通过序列号、确认应答、超时重传等机制确保数据的可靠传输。
流量控制：TCP通过滑动窗口机制进行流量控制，避免发送方发送速率过快导致接收方处理不过来。
拥塞控制：TCP通过慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复等算法进行拥塞控制，避免网络拥塞。

应用场景：

需要可靠传输的应用，如文件传输、电子邮件等。
对数据传输顺序有要求的应用，如网页浏览、在线视频等。

UDP传输

特点：

无连接：UDP在传输数据之前不需要建立连接，每个数据报都是一个独立的信息。
不可靠传输：UDP不保证数据的可靠传输，不进行流量控制和拥塞控制。
开销小：由于UDP协议简单，传输开销小，适合实时性要求高的应用。

应用场景：

实时性要求高的应用，如音频、视频流等。
允许一定程度上数据丢失的应用，如实时游戏、实时股市行情等。