网络编程 (UDP 和 TCP 介绍和代码实现) [Java EE]

server/2025/3/2 14:26:28/

网络编程基础

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, 而所以得网络资源,都是通过网络编程来实现数据传输的

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(网络数据传输)

// 网络编程 就是写一个应用程序, 让这个程序可以使用网络通信, 这里就需要调用传输层提供的api

1. 基本概念

 1.1 发送端和接收端

// 在一次网络数据传输时:

1.1.1 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

1.1.2 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

1.1.3 收发端: 发送端和接收端两端, 也简称为收发端

// 发送端和接收端只是相对的, 只是一次网络数据传输产生数据流向后的概念

1.2 请求和响应 

// 一般来说, 获取一个网络资源, 设计到两次网络数据传输:

1.2.1 第一次: 请求数据的发送

1.2.2 第二次: 响应数据的发送

1.3 客户端和服务端

1.3.1 服务端: 在常见的网络数据传输场景下, 把提供服务的一方进程, 称为服务端, 可以提供对外服务

1.3.2 获取服务的一方进程, 称为客户端

// 对于服务来说, 一般提供:

// 客户端获取服务资源

// 客户端保存资源在服务端

1.4 常见的客户端

// 最常见的场景, 客户端是指给用户使用的程序, 服务端是提供用户服务的程序:

1.4.1 客户端先发送请求到服务端

1.4.2 服务端根据请求数据, 执行相应的业务处理

1.4.3 服务端返回响应: 发送业务处理结果

1.4.4 客户端根据响应数据, 展示处理结果

UDP 数据报套接字 

API 介绍 (socket api)

// 两个核心类

1. DatagramSocket

// 是一个 Socket 对象

// 操作系统, 通过使用文件这样的概念, 来管理一些软硬件资源

// Java 中的 socket 对象, 就对应着系统里的 socket 文件(最终还是要落到网卡) 

// 要进行网络通信, 必须得先有 socket 对象

// DatagramSocket 构造方法:

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 (一般用于客户端)

DatagramSocket(int port)

创建出一个 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

没有接收的数据报, 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

// 客户端使用哪个端口, 系统自动分配

// 服务器使用哪个端口, 手动指定的

2. DatagramPacket

// 表示了一个 UDP 数据报

// 代表了系统中设定的 UDP 数据报的二进制结构

代码实现 UDP 客户端服务器 

1. UDP 的 回显服务器

// 回显服务器: 请求和响应是一样的

// 配合回显客户端使用

public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket = null;public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);}public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动!");while (true) {// 1. 读取请求, 并解析DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);socket.receive(requestPacket);String request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());// 2. 根据请求, 计算响应String response = process(request);// 3. 把响应写会客户端DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length, requestPacket.getSocketAddress());socket.send(datagramPacket);System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s \n", requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(), request, response);}}public String process (String request) {return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);server.start();}
}

 

2. UDP 的 回显客户端 

public class UdpEchoClient {private DatagramSocket socket = null;private String serverIp;private int serverPort;// 服务器的 IP 和 服务器的端口public UdpEchoClient(String ip, int port) throws SocketException {serverIp = ip;serverPort = port;// 这个 new 操作, 就不再指定端口了, 让系统自动分配一个空闲端口socket = new DatagramSocket();}// 让这个客户端反复的从控制台读取用户输入的内容, 把这个内容构造成 UDP 请求,// 发给服务器, 再读取服务器返回的 UDP 响应// 最终再显示在客户端的屏幕上public void start() throws IOException {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("客户端启动!");while (true) {// 1. 从控制台读取用户输入的内容System.out.print("-> ");String request = scanner.next();// 2. 构造请求对象, 并发给服务器DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);socket.send(requestPacket);// 3. 读取服务器的响应, 并解析出响应内容DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive((responsePacket));String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength());// 4. 显示到屏幕上System.out.println(response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1", 9090);client.start();}
}

 

 3. 翻译服务器

// 翻译服务器的请求是一些英文单词, 响应则是对应的中文翻译

// 因为我们的翻译服务器和之前的回显服务器很多逻辑都很相似, 所以直接继承 (复用)

public class UdpDictServer extends UdpEchoServer{private Map<String, String> dict = new HashMap<>();public UdpDictServer(int port) throws SocketException {super(port);dict.put("cat","小猫");dict.put("dog","小狗");dict.put("pig","小猪");dict.put("fuck","卧槽");}// 是要复用之前的代码, 但是又要做出一些调整public String process(String request) {// 把请求对应单词的翻译给返回回去return dict.getOrDefault(request, "该词没有查询到");}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpDictServer server = new UdpDictServer(9090);server.start();}
}

 

TCP 数据报套接字

// TCP 分量要比 UDP 更重, 用更多协议

// 字节流, 一个字节一个字节进行传输的, 一个 TCP 数据报, 就是一个 字节数组 byte[]

API 介绍

1. ServerSocket

// 给服务请求使用的 socket

2. Socket

// 既会给服务器使用, 也会给客户端使用

代码实现 TCP 版本的客户端服务器

1. TCP 回显服务器
public class TcpEchoServer {private ServerSocket serverSocket = null;private ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();// 这个操作就会绑定端口号public TcpEchoServer(int port) throws IOException {serverSocket = new ServerSocket(port);}// 启动服务器public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动!");while (true) {Socket clientSocket = serverSocket.accept();service.submit(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {processConnection(clientSocket);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}});}}// 通过这个方法来处理一个连接的逻辑private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线!\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());// 接下来就可以读取请求, 根据请求计算响应,返回响应三步走了try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream =clientSocket.getOutputStream()) {while (true) {// 1. 读取请求并解析, 为了方便, 直接使用 ScannerScanner scanner = new Scanner(inputStream);if (!scanner.hasNext()) {// 读取完毕, 客户端下线System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线!\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());break;}// 这个代码暗含一个约定, 客户端发过来的请求, 得是文本数据, 同时, 还得带有空白符作为分割 (比如换行这种)String request = scanner.next();// 2. 根据请求计算响应String response = process(request);// 3. 把响应写回个客户端PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);//  使用 PrintWriter 的 println 方法, 把响应返回给客户端//  用 println, 而不用 print, 就是为了在结尾加一个 \n, 方便客户端读取响应, 使用 scanner.next 读取writer.println(response);//  这里还需要加入一个 "刷新缓冲区" 操作writer.flush();//  日志, 打印当前的请求详情System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n ", clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort(),request,response);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);} finally {clientSocket.close();}}public String process(String request) {return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9090);server.start();}
}

 

2. TCP 回显客户端

public class TcpEchoClient {private Socket socket = null;public TcpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws IOException {socket  = new Socket(serverIp, serverPort);}public void start() {System.out.printf("客户端启动!\n");Scanner scannerConsole = new Scanner(System.in);try (InputStream inputStream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){while (true) {// 1. 从控制台输入字符串System.out.printf("->");String request = scannerConsole.next();// 2. 把请求发送给服务器PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);printWriter.println(request);printWriter.flush();// 3. 从服务器读取响应Scanner scannerNetwork = new Scanner(inputStream);String response = scannerNetwork.next();// 4. 把响应打印出来System.out.println(response);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9090);client.start();}
}

UDP 和 TCP 特点对比

// UDP : 无连接, 不可靠传输, 面向数据报, 全双工

// TCP : 有连接, 可靠传输, 面向字节流, 全双工


http://www.ppmy.cn/server/171816.html

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