UDP 和 TCP 网络知识和“Udp协议的回声服务器详细剖析”（5000字详细解析回升服务器的点点滴滴）（网络编程01）

应用层

一、传输层的两个核心协议

二、有链接/无连接（是抽象的概念，是虚拟的/逻辑上的连接），例如要进行网络通信，物理上的连接（网线啥的）

[三、可靠传输 vs 不可靠传输](#三、可靠传输 vs 不可靠传输)

[四、面向字节流 vs 面向数据报](#四、面向字节流 vs 面向数据报)

[五、全双公 vs 半双工](#五、全双公 vs 半双工)

六、回升服务器（重点）

应用层

操作系统提供的一组 API => socket API (传输层给应用层提供)；socket 这个词的意思是插槽的意思，对应在主板上可以理解为主板上的一些接口。

一、传输层的两个核心协议

TCP协议和 UDP协议这两个差别非常大。

TCP 是有连接，可靠传输，面向字节流，全双工
UDP 是无连接，不可靠传输，面向数据报，全双工

二、有链接/无连接（是抽象的概念，是虚拟的/逻辑上的连接），例如要进行网络通信，物理上的连接（网线啥的）

为什么TCP 是可靠的传输（有链接），而 UDP 是不可靠传输（无连接）。

对于 TCP 来说，TCP 协议中，就会保存对端的信息，例如 A和B通信，A和B先建立连接，让A保存B的信息，B保存A的信息（彼此之间知道，谁是和它连接的哪个）。

对于UDP来说，UDP协议本身，不保存对方的信息。就是无连接。

三、可靠传输 vs 不可靠传输

网络上数据是非常容易出现丢失的情况（丢包） ，因为光信号/电信号 ，都可能受到外界的干扰。本来是传输0101，但是因为数据的丢包，其中有些bit位就被修改了，这样乱了的数据就会被识别出来，把这样的数据极可能传输不到原来的地方。

而且网络世界是通过路由器/交换机 来进行联络的，路由器/交换机 类似于"十字路口 "，它也会发生我们生活中十字路口堵车的情况，（在某个时间点，实际需要转发的数据超过了设备能转发的上线），就会容易发生数据丢包问题。

可靠传输 的意思是，不能保证数据包100% 的到达，而是尽可能的提高传输成功的概率 。如果出现了丢包，能够感知到。
不可靠传输，只是把数据发出去，他到底是到了还是没到，他就不管了。

四、面向字节流 vs 面向数据报

面向字节流，读写数据的时候，是以字节为单位的

面向数据报，读写数据的时候，是以一个数据报为单位（不是字符为单位），一次必须读写一个 UDP 数据报，不能是半个。

五、全双公 vs 半双工

全双工：一个通信链路，支持双向通信（能读，也能写）

半双工：一个通信链路，只支持单向通信（只能读，或者只能写）

他们俩就像我们的一条公路，公路上的黄色线，就是车道的分割线。全双工就像是双向公路，这条路可以从A到B，也可以从B到A。半双工就像是单向公路，只能从A到B，或者是从B到A。

接下来就可以使用socket api 进行网络编程了

在计算机中"文件 "通常是一个"广义的概念 "，文件还能代指一些硬件设备（操作系统管理硬件设备，也是抽象成文件，统一管理的）。 就像网卡抽象成 socket 文件，操作网卡的时候，流程和操作普通文件差不多，打开 -> 读写 -> 关闭。

操作网卡，直接不好操作，把操作网卡当成操作 socket 文件，就容易操作了。socket文件就相当于"网卡的遥控器"。

六、回升服务器（重点）

下面我们写一个回声服务器。回声服务器是一个客户端输入什么，服务器端什么任务都不做，直接返回客户端输入的内容

先说一下大致流程：

创建一个接口 ，这个接口的端口必须是固定 的，为的就是防止这个服务器今天在这个端口，明天在另外一个端口，端口非常随机，我们很难去访问这个流动的服务器，所以我们把端口给固定之后，端口就不会跑了。这是类的创建和构造函数。Datagram 是数据报,Socket 是接口，所以 DatagramSocket 是数据报的接口，创建一个数据报的接口。
java 复制代码
public class UdpEchoServer01 {
    private DatagramSocket socket = null;

    public UdpEchoServer01(int port) throws SocketException {
        // 指定一个固定端口号，给服务器使用
        socket = new DatagramSocket(port);
    }

}
创建好接口之后，因为这个接口是给服务器服务的，所以我们需要不断的接收客户端的请求。
java 复制代码
 public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true){
        }
}
在不断请求中，我们需要去获取客户端的请求，所以我们需要创建一个数据报，来接收请求的内容
java 复制代码
 public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true){
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
        }
}
上面我们创建好这个数据报之后，去调用接口来给这个数据报读取客户端发来的请求 。就能知道客户端要做什么了，如果客户端没有请求的发送，这里也会发生阻塞等待 。
我们需要一个 byte 数据来保存请求的数据，所以创建这个请求数据报的时候需要传入一个byte 数组来保存请求。
java 复制代码
 public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true){
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
////////////    使用接口给 requestPacket 这个数据报中传入客户端的请求
            socket.receive(requestPacket);

        }
}
经过 requestPacket 这个请求数据报接收客户端发送的请求之后，这个数据报内就保存好了客户端发送的数据报的内容 ，我们把其中的客户端发送的请求给解析出来放到一个String中。
因为是构造String ，所以我们获取到data 之后，需要从0开始读取 ，然后构造这个数据报的长度的大小。
java 复制代码
 public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true){
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
            socket.receive(requestPacket);
////////////////////////   获取 requestPacket 中的 data 
            String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());

//////////////   这里无法使用，如果传入 getData().length 每次构造的长度都会是4096,会造成请求混乱
             //  String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getData().length);
        }
}
我们有了这个请求之后，构造一个处理函数，处理一下这个请求， 模拟一下真实服务器的运行。因为这里我们写的是回声服务器，你也可以直接使用这个请求字符串来构造响应数据报。这里封装成一个函数来处理这个请求。
java 复制代码
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true){
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
            socket.receive(requestPacket);
            String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());
////       使用 response 接收响应
            String response = process(request);

        }
    }
///// 服务器处理请求返回响应的函数
    public String process(String request){
        return request;
    }
拿到响应之后我们就可以构造数据报返回给客户端的接口， 这时候我们需要知道客户端的IP和端口 ，这两个内容都在requestPacket接收客户端的请求的时候就保存起来了， 这时候我们可以构造一个响应数据报 ，直接调用 requestPacket 里面的getAddress() 获取 IP，getPort() 获取端口。或者使用 getSocketAdderss() 直接获取客户端的 IP和端口。
java 复制代码
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true){
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
            socket.receive(requestPacket);
            String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());
            String response = process(request);

///////////////// 直接使用 getSocketAdderss()
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,
                    requestPacket.getSocketAddress());
/////////////// 使用 getAddress() 和 gerPort() 分别获取 IP 和 端口号
//            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,
//                    requestPacket.getAddress(), requestPacket.getPort());

        }
    }
    public String process(String request){
        return request;
    }
最后可以把响应数据报返回给客户端，之后就是客户端来接受这个响应了。
还可以打印一下服务器端日志，requestPacket 里面保存了客户端的 IP 和 端口号 。
$IP:端口号$ req: 请求 resp: 响应
哪个 IP 的机器，哪个端口的程序访问了服务器，请求是什么，服务器给的响应是什么
java 复制代码
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true){
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
            socket.receive(requestPacket);
            String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());
            String response = process(request);
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,
                    requestPacket.getSocketAddress());
//////////   把响应数据报返回给客户端
            socket.send(responsePacket);
/////////////  打印一下服务器日志
            System.out.printf("[%s:%d] req: %s resp: %s\n", requestPacket.getAddress(), requestPacket.getPort(),
                                request, response);
        }
    }
    public String process(String request){
        return request;
    }