javaSE————网络编程套接字

网络编程套接字~~~~~

好久没更新啦，蓝桥杯爆掉了，从今天开始爆更嗷；

1，网络编程基础

为啥要有网络编程呢，我们进行网络通信就是为了获取丰富的网络资源，说实话真的很神奇，想想我们躺在床上，通过网络，访问到世界上成千上万的人做好的网络资源，我们甚至能看到一辈子都看不到的景色，这些资源本质上都是二进制资源或者是文本资源，我们通过网络可以让很多人来访问，这个就是网络编程，当年的网络就是个看报的，谁能想到发展到这样呢？

网络编程的概念：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；

同一个主机下的不同进程实现网络通信也是网络编程；

网络编程的基本概念：

接收端：数据接收端进程，目标主机；

发送端：数据发送端进程，源主机；

收发端：发送接收两端；

请求：请求数据的发送；

响应：响应数据的发送；

就像我们去餐厅点一份蛋炒饭就是请求，厨师给我们拿来蛋炒饭就是回应；

服务端：提供服务的一方，返回服务资源；

客户端：获取服务的一方；

2，Socket套接字

Socket就是套接字，啥是套接字，这名起的，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单元，基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程；

Socket套接字主要针对传输层协议划分为三类：

我们这里就学两个核心协议

1，TCP，有连接，可靠传输，面向字节流，全双工；

2，UDP，无连接，不可靠传输，面向数据报，全双工；

这里的有连接和无连接都是抽象的概念，虚拟上的连接；

TCP协议保存了对端的信息，A和B通信，A和B先建立连接，A保存了B的信息，B也保存了A的信息，他们彼此都知道谁与自己建立的连接，而UDP不保存对方的信息；

可靠传输和不可靠传输是什么呢？

网络上，数据的传输是会发生丢包的情况的，可能会受到外界的干扰，那么可靠传输就能避免这样的丢包吗，事实上是不能的，可靠传输只是保证尽可能提高传输成功的概率，如果出现了丢包，也能感知到，不可靠传输的话就是把数据发送之后就不管了，那么这样的话我们就使用可靠传输就好了呀，还要UDP干嘛呢，凡是必有代价，UDP的话速度会更快；

面向字节流和面向数据报呢？

面向字节流：读写数据的时候，以字节为单位；

面向数据报：读写数据的时候，以一个数据报为单位；

全双工和半双工呢？

全双工：一个通信联络，能读也能写；

半双工：只支持单向通信，要么读，要么写；

我们使用Socket api来进行网络编程，我们之前提到计算机中的“文件”有狭义和广义的概念，硬件设备可以抽象成文件，统一管理；电脑上的网卡就是Socket文件；

3，UDP数据报套接字编程

我们先来介绍UDP需要的API：

DatagramSocket

UDP的Socket用于接收和发送UDP数据报；

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端口，一般用于客户端
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

方法：

方法签名	方法说明
void receive(DatagramPacket p)	从此套接字接收数据报，如果没有收到数据报就会阻塞等待；
void send(DatagramPacket p)	从此套接字发送数据报，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；

构造方法：

方法签名	方法说明
DatagramPacket(byte[] bytes, int length)	构造一个DatagramPacket用来接收数据报，接收的数据呢保存在字节数组中，接收指定的长度
DatagramPacket(byte[] bytes, int offset, int length, SocketAddress address)	构造一个DatagramPacket用来发送数据报，发送的数据为字节数组，从0开始，到指定长度，address指定制定目的主机的IP和端口号

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；或者从发送的数据报中，获取接收端主机IP；
int getPort()	从接收的数据报中，获取接收端主机的端口号；或者从发送的数据报中，或缺发送端主机的端口号；
byte[] getData()	获取数据报中的数据；
getSocketAddress()	直接获取到当前数据报的IP和端口号；

讲完方法了，我们来模拟一个回显服务器，这里就是模拟，回显服务器就是自问自答；

我们来用UDP模拟一下：

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketException;public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket = null;public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);//指定端口号，让服务器来使用}public void start() throws IOException {//启动服务器while(true){//循环一次，就意味着处理了一次请求//1读取请求并解析DatagramPacket packet = new DatagramPacket(new byte[4090],4090);socket.receive(packet);String request = new String(packet.getData(),0,packet.getLength());//2根据请求计算响应String response = process(request);//3把响应返回给客户端DatagramPacket packet1 = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,packet.getSocketAddress());socket.send(packet1);//4打印日志System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n",packet.getAddress().toString(), packet.getPort(), request, response);}}public String process(String request){return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer udpEchoServer = new UdpEchoServer(9090);udpEchoServer.start();}
}

模拟服务器：难点用注释标注了，看不明白就来私信我！

接下来实现客户端代码：

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class UdpEchoClient {private DatagramSocket socket = null;private String SeverIp;private int SeverPort;public UdpEchoClient(String IP,int port) throws SocketException {this.SeverIp = IP;this.SeverPort = port;socket = new DatagramSocket();}public void start() throws IOException {Scanner scanner = new Scanner(System.in);while(true){System.out.println("请输入要发送的内容");while(!scanner.hasNext()){break;}String request = scanner.nextLine();DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length, InetAddress.getByName(SeverIp),SeverPort);socket.send(datagramPacket);DatagramPacket datagramPacket1 = new DatagramPacket(new byte[4090],4090);socket.receive(datagramPacket1);String response = new String(datagramPacket1.getData(),0,datagramPacket1.getLength());System.out.println(response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);udpEchoClient.start();}}

我们把两个代码的都运行下

客户端

服务器

4，TCP流套接字编程

接下来我们来实现TCP的网络编程，还是先来学习一下方法：

SeverSocket

SeverSocket呢是创建TCP服务端Socket的ApI；

构造方法：

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

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），有客户端连接后，返回一个服务端Socket对象，并基于该Socket建立与客户端的连接，否则阻塞等待；
void close()	关闭此套接字；

Socket

socket是客户端Socket，或服务端中接收到客户端建立连接(accept)的请求后，返回的服务端Socket；

构造方法：

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

方法：

方法签名	方法说明
inerAddress 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

服务端

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class TcpEchoServer {private ServerSocket serverSocket = null;public TcpEchoServer(int port) throws IOException {serverSocket = new ServerSocket(port);}public void start() throws IOException {System.out.println("启动服务器");ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();while(true){Socket socketClient = serverSocket.accept();executorService.submit(()->{try {processConnection(socketClient);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}});}}public void processConnection(Socket socketClient) throws IOException {System.out.println("客户端上线"+ socketClient.getInetAddress()+socketClient.getPort());try(InputStream inputStream = socketClient.getInputStream();OutputStream outputStream = socketClient.getOutputStream()){Scanner scanner = new Scanner(inputStream);PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);while (true){if(!scanner.hasNext()){System.out.println("客户端下线"+ socketClient.getInetAddress()+socketClient.getPort());break;}String request = scanner.nextLine();String response = process(request);printWriter.println(response);printWriter.flush();System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n", socketClient.getInetAddress(), socketClient.getPort(),request, response);}}}public String process(String request){return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);tcpEchoServer.start();}
}

这里引入线程池来处理多个请求，避免其他请求发来处理不了的情况；

客户端：

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;public class TcpEchoClient {private Socket socket = null;public TcpEchoClient(String IP,int port) throws IOException {socket = new Socket(IP,port);}public void start() throws IOException {Scanner scanner = new Scanner(System.in);try(InputStream inputStream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){Scanner scanner1 = new Scanner(inputStream);PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);while(true){System.out.println("请输入要发送的信息");String request = scanner.nextLine();printWriter.println(request);printWriter.flush();String response = scanner1.nextLine();System.out.println(response);}}}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);tcpEchoClient.start();}
}