javaEE:网络编程基础

缪懿2026-05-15 9:30

网络编程基础

对于我们自己编写的本地代码,这些都属于普通编程 :代码和资源都在同一台电脑,同一个进程里.数据的存储和运算都在本地
网络编程:代码可以让不同的电脑通过网络连接来进行数据交换和运算.数据通过网线,wifi进行交换

  • 怎么进行网络编程:
    针对于网络编程,操作系统提供了专门用于网络编程的技术:Socket套接字 .这是操作系统提供的专门用来实现网络编程的一套API.通过这套API,应用层的数据可以正常进入传输层
    传输层中最常用的协议是TCP和UDP

TCP和UDP的主要区别

要知道其主要区别,我们得先了解几个专有名词

  • 有无连接:通信双方在传输数据之前

  • TCP协议特点:

    1. 有连接:通信双方在交换数据前,必须先通过三次握手建立一条虚拟通道.通信结束后也必须通过四次挥手来断开连接
    2. 可靠传输:数据丢了会超时重传,收到数据会返回ACK(确认应答),还会对数据进行排序和效验
    3. 面向字节流:类似于文件读写中的流.可以发任意次,一次可以发任意个字节
    4. 全双工:通信双方都可以同时发送和接收数据
    5. 大小不限
    6. 效率较低:相较于UDP,更加侧重于安全性,传输效率低于UDP

  • UDP协议特点:

    1. 无连接:发数据不需要建立连接,只需要知道对方的IP和端口就可以发送
    2. 不可靠传输:UDP发送完数据后不会管接收方有无收到,接收方收到了也不会返回ACK
    3. 面向数据报:UDP发送的数据是一块一块的.若发送一条100字节的报文,接收方必须一次性读取100字节
    4. 全双工
    5. 大小受限:一个数据块最多64kb(实际可用不到64kb)
    6. 效率较高

  • 什么时候使用TCP?

    对数据准确性要求极高的场景:发邮件,文件传输,账号登录等

  • 什么时候使用UDP?

    对数据实时性要求高,且能容忍少量丢包的场景:语音通话,在线竞技游戏,DNS查询等

Socket套接字

通过Socket套接字提供的API.我们可以编写基于TCP或DCP协议的代码

基于UDP的Socket

  • DatagramSocket:实现发送和接收数据报的功能

  • DatagramPacket:UDP Socket 的数据报

DatagramSocket API
  • 构造方法
    方法签名|说明
    -|-
    DatagramSocket()|创建一个UDP数据报套接字.绑定到本机的可用随机端口中
    DatagramSocket(int port)|创建一个UDP数据报套接字.绑定到本机的 port 端口
  • 常用方法
    方法签名|说明
    -|-
    void receive(DatatgramPacket p)|从该套接字中接收一个数据报,如果没接收到数据包会阻塞等待
    void send(DatagramPacket p)|从该套接字中发送一个数据报,不会阻塞等待,直接发送
    void close()|关闭该套接字
DatagramPacket API
  • 构造方法
    方法签名|说明
    -|-
    DatagramPacket(byte[] buf, int length)|构造一个DatagramPacket用来接收数据报.数据报数据保存在buf中,接收length长度的数据
    DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length ,SocketAddress address)|构造一个DatagramPacket用来发送数据报.发送的数据在buf中,数据是buf里从offset到length的字节,address是要接收的主机IP和端口
  • 常用方法
    方法签名|说明
    -|-
    InetAddress getAddress()|从数据报中获取IP地址
    int getPort()|从数据报中获取端口号
    byte[] getData()|获取数据报中的数据
编写UDP回显服务器

在网络编程中,回显服务器就相当于本地编程中的halloword.通过编写一个简单的回显服务器,我们可以很清晰的认知

  • 服务端
java 复制代码 
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

public class UdpEchoServer {
    //创建socket对象
    //socket负责发送或接收这个行为
    private DatagramSocket socket = null;
    public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket(port);//此处可能因为端口号冲突导致异常
    }
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("启动服务器ing");
        while(true) {
            //循环处理
            //1,读取并解析
            //packet负责携带数据和地址信息
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
            socket.receive(requestPacket);//未读取到内容时会自动阻塞
            //提取载荷
            String request = new String(requestPacket.getData(),0, requestPacket.getLength());
            //2,根据请求构造响应
            String response = response(request);
            //3,把响应返回到客户端
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());
            socket.send(responsePacket);
            //4,打印日志
            System.out.printf("[%s:%d] req: %s; resp: %s\n",requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request ,response);
        }
    }

    private String response(String request) {//模拟构造响应,对于回显服务器这一步可以忽略
        return request;
    }

        public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer udpEchoServer = new UdpEchoServer(9090);
        udpEchoServer.start();
    }
}
  • 客户端
java 复制代码 
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class UdpEchoClient {
    private DatagramSocket socket = null;

    public UdpEchoClient() throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket();
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("客户端启动ing");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("输入客户端IP:");
        InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName(scanner.next());
        System.out.printf("\n%s","输入端口号:");
        int port = Integer.parseInt(scanner.next());
        InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(inetAddress,port);
        while (true) {
            //1,从控制台读取用户输入

            System.out.println("你要向 " + socketAddress.getAddress() + ":" + socketAddress.getPort() + "说:");
            String send = scanner.next();
            //2,构造请求
            DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(send.getBytes(), send.getBytes().length,socketAddress);
            //3,发送请求
            socket.send(sendPacket);
            //4,接收回显
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[1024], 1024);
            while (true) {
                socket.receive(requestPacket);
                String request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());
                System.out.println("接收到" + requestPacket.getAddress() + ":" + requestPacket.getPort() + "回显内容:" + request);
                break;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient();
        udpEchoClient.start();
    }
}
基于TCP的Socket
  • ServerSocket:作用于服务端,仅限于连接,不传输数据
  • Socket:服务端和客户端通用.用于传输数据
ServerSocket API
  • 构造方法
    方法签名|说明
    -|-
    ServerSocket(int port)|创建一个TCP流套接字,并绑定到 port 端口上
  • 常用方法
    方法签名|说明
    -|-
    Socket accept()|监听绑定端口,有客户端连接就返回一个新的 Socket 对象.通过新的Socket来专门进行通信.没有客户端连接就会阻塞等待
    close()|停止监听,不再接收新的连接.不影响已经建立的连接
Socket API
  • 构造方法
    方法签名|说明
    -|-
    Socket(String host, int port)|创建一个客户端流套接字,并与对应的IP端口建立连接
  • 常用方法
    方法签名|说明
    -|-
    InetAddress getLentAddress()|返回套接字的连接IP
    InputStream getIntputStream()|返回套接字的输入流
    OutputStream getOutputStream()|返回套接字的输出流
编写TCP回显服务器
  • 服务端
java 复制代码 
package Tcp;

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TcpEchoServer {
    ServerSocket serverSocket = null;
    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        serverSocket = new ServerSocket(port);
    }
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动ing");
        ExecutorService server = Executors.newCachedThreadPool();
        while(true) {
            //1,连接
            Socket socket = serverSocket.accept();
            server.submit(() -> {
                try {
                    client( socket);
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            });

        }
    }

    private void client(Socket socket) throws IOException {
        System.out.printf("%s:%s:%d\n", "客户端上线", socket.getInetAddress(), socket.getPort());
        Scanner inputStream = new Scanner(socket.getInputStream());
        while (inputStream.hasNext()) {
            //2,接收数据
            StringBuilder request = new StringBuilder(inputStream.next());
            System.out.println("接收到数据:" + request);
            //3,返回响应
            response(socket, request);
        }
        System.out.printf("%s:%s:%d\n", "客户端下线", socket.getInetAddress(), socket.getPort());
        socket.close();
    }

    private void response(Socket socket, StringBuilder request) throws IOException {
        String response = request.toString() + "\n";
        socket.getOutputStream().write(response.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        socket.getOutputStream().flush();
        System.out.printf("%s:%s:%d\n","服务器返回数据",socket.getInetAddress(),socket.getPort());
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9090);
        server.start();
    }
}
  • 客户端
java 复制代码 
package Tcp;

import org.w3c.dom.ls.LSOutput;

import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class TcpEchoClient {
    Socket socket = null;
    public TcpEchoClient(String ip, int port) throws IOException {
        socket = new Socket(ip, port);
    }
    public void start() throws IOException {
        //1,发送请求
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        Scanner inputStream = new Scanner(socket.getInputStream());
        while (true) {
            System.out.println("发送内容:");
            String request = scanner.next();
            request = request + "\n";
            socket.getOutputStream().write(request.getBytes());
            socket.getOutputStream().flush();//刷新缓冲区
            //2,接收请求
            StringBuilder response = new StringBuilder(inputStream.next());
            //3,打印日志
            System.out.printf("%s:%s:%d:%s\n", "服务器", socket.getInetAddress(), socket.getPort(), response);
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9090);
        client.start();
    }
}
  • 编写服务器的几个要点:
    1. 使用flush()刷新缓冲区.否则客户端发送的数据会堆积在缓存区而不会真正发送到服务端
    2. 客户端结束连接时要使用socket.close()关闭对应套接字.释放PCB
    3. 使用多线程技术.不然一个服务器只能同时服务一个客户端
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