网络编程套接字(Socket)详解 V✪ω✪V

2024-09-03 19:20

本文主要是介绍网络编程套接字(Socket)详解 V✪ω✪V,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

🍈一.什么是网络编程

1.1什么是网络编程?

1.2网络通信中的基本概念:

🍇二.Soket(套接字)→网络编程的基础

2.1概念:

2.2Socket套接字分类:

数据包套接字:使用传输层UDP协议

流套接字:使用传输层TCP协议

🍊三.UDP通信程序

3.1UDP通信的流程:

3.2通过UDP实现服务器客户端的交互:

🥥四.TCP通信程序

​编辑

4.1TCP通信流程:

4.2通过TCP实现服务器与客户端的交互:


🍈一.什么是网络编程

1.1什么是网络编程?

网络编程是指,在网络上的主机,通过不同的进程(应用程序),以编程的方式实现网络通信(网络数据传输)

当然,这里只区分不同的进程;即便是同一个主机,不同进程之间通过网络来进行数据传输,也是网络编程。

1.2网络通信中的基本概念:

  • 发送端&接收端:

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。

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。

收发端:发送端和接收端两端,也简称为收发端。

  • 请求和响应:

⼀般来说,获取⼀个⽹络资源,涉及到两次⽹络数据传输:

第⼀次:请求数据的发送

第⼆次:响应数据的发送。

  • 服务器&客户端

服务端:在常⻅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。

客⼾端:获取服务的⼀⽅进程,称为客⼾端。

🍇二.Soket(套接字)→网络编程的基础

2.1概念:

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操作单元。 基于Socket套接字的⽹络程序开发就是⽹络编程。

2.2Socket套接字分类:

数据包套接字:使用传输层UDP协议

1.用户数据报协议(User Datagram Protocol)

2.UDP是无连接通信协议,即在数据传输时,数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说,当一台计算机向另外一台计算机发送数据时,发送端不会确认接收端是否存在,就会发出数据,同样接收端在收到数据时,也不会向发送端反馈是否收到数据

3.由于使用UDP协议消耗资源少,通信效率高,所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输

例如视频会议通常采用UDP协议,因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包,也不会对接收结果产生太大影响。但是在使用UDP协议传送数据时,由于UDP的面向无连接性,不能保证数据的完整性,因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议

流套接字:使用传输层TCP协议

1.传输控制协议(Transmission Control Protocol)

2.TCP协议是面向连接的通信协议,即传输数据之前,在发送端和接收端建立逻辑连接,然后再传输数据,它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须明确客户端与服务器端,由于客户端向服务器端发出连接请求,每次连接的创建都需要经过“三次握手”.

注:“三次握手”

第一次握手(SYN)

  • 客户端向服务器发送一个SYN(同步)数据包,表示请求建立连接。此数据包中包含一个初始序列号(ISN),用于后续数据传输。这个过程是为了告知服务器客户端希望建立连接的意图。

第二次握手(SYN-ACK)

  • 服务器接收到客户端的SYN请求后,回应一个SYN-ACK(同步-确认)数据包。这个数据包同样包含一个初始序列号,并确认了客户端的SYN请求。服务器在回应中不仅需要响应客户端的序列号,还会询问自己的序列号(序列号 y)。

第三次握手(ACK)

  • 客户端接收到服务器的SYN-ACK数据包后,发送一个ACK(确认)数据包作为回应。这个确认包中包含服务器的序列号,表明客户端已成功接收到服务器的响应。至此,双方都已建立了连接。

🍊三.UDP通信程序

在UDP通信中,Java提供了DatagramSocket类和DatagramPacket类

  • DatagramSocket:用于发送或接收数据包的套接字,数据报套接字是分组传送服务的发送或接收点

  • DatagramPacket:数据包,数据报包用于实现无连接分组传送服务

3.1UDP通信的流程:

3.2通过UDP实现服务器客户端的交互:

注:这里是回显服务器,请求就是响应,为了方便理解而设定,通常情况下响应结果要根据具体业务来确定

UDP回显服务器代码详解:

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;//回显服务器
public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket = null;public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {//在调用这个构造方法的过程中,JVM就会调用系统的socket api,完成“端口号-进程”之间的关联动作socket = new DatagramSocket(port);//->“绑定端口号”}//通过 start 启动服务器的核心流程public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动~~~");//此处通过“死循环”不停地处理客户端请求while(true){//1. 读取客户端的请求并解析DatagramPacket requsetPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(requsetPacket);//上述收到的数据,是二进制 byte[] 的形式,为了后续方便打印输出,这里我们转换成字符串String requset = new String(requsetPacket.getData(),0,requsetPacket.getLength());//2. 根据请求计算响应,由于这里是回显服务器,请求就是响应String response = process(requset);//3. 把响应写回到客户端DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requsetPacket.getSocketAddress());socket.send(responsePacket);//4. 把日志打印一下System.out.printf("[%s : %d] req = %s , resp = %s\n",requsetPacket.getAddress(),responsePacket.getPort(),requset,response);}}public String process(String requset){return requset;}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer udpEchoServer = new UdpEchoServer(9090);udpEchoServer.start();}
}

UDP客户端代码详解:

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
//客户端
public class UdpEchoClient {private DatagramSocket socket = null;// 指定要发送的服务器IP地址和端口号private String serverIP;private int serverPort;public UdpEchoClient(String serverIP,int serverPort) throws SocketException {socket = new DatagramSocket();this.serverIP = serverIP;this.serverPort = serverPort;}//通过 start 启动客户端的核心流程public void start() throws IOException {System.out.println("启动客户端~~~");Scanner scanner = new Scanner(System.in);while(true){// 1.从控制台读取用户的输入数据System.out.print("请输入数据-> ");String request = scanner.next();// 2.构造一个 Udp 请求,发送给服务器DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,InetAddress.getByName(this.serverIP),this.serverPort);socket.send(requestPacket);// 3.从服务器读取到响应DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(responsePacket);String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());//4.把响应结果打印倒控制台上System.out.println(response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);udpEchoClient.start();}
}

运行结果:

🥥四.TCP通信程序

在TCP通信中,java提供了ServerSocket类和Socket类

  • ServerSocket:

 

  • Socket

4.1TCP通信流程:

  • 利用IO流实现数据的传输:

4.2通过TCP实现服务器与客户端的交互:

注:这里是回显服务器,请求就是响应,为了方便理解而设定,通常情况下响应结果要根据具体业务来确定

TCP服务器代码:

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.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class TcpEchoServer {private ServerSocket serverSocket = null;public TcpEchoServer(int port) throws IOException {//让端口号与进程进行绑定serverSocket = new ServerSocket(port);}//启动服务器的核心操作public void start() throws IOException {System.out.println("启动服务器!");while(true){Socket clientSocket = serverSocket.accept();//bug 3 : 由于双层while导致服务器一次只能处理一个客户端请求,这是不合理的,这里我们直接采用多线程解决/*Thread t = new Thread(()->{try {processSocket(clientSocket);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}});//启动线程t.start();*/// ->线程池形式代码ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();service.submit(()->{try {processSocket(clientSocket);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}});}}// 针对一个链接,提供处理服务private void processSocket(Socket clientSocket) throws IOException {//先打印下客户端信息System.out.printf("[%s : %d] 客户端上线!\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());//获取到客户端所持有的流对象try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {//使用Scanner包装一下inputStream,就可以更方便的读取这里的请求服务了Scanner scanner = new Scanner(inputStream);PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);while(true){//1.读取请求并解析if(!scanner.hasNext()){// 如果scanner无法读取到数据,说明客户端关闭了链接,导致服务器这边读取到“末尾”break;}String requset = scanner.next();//2.根据请求计算响应String response = process(requset);//3.把响应写回到客户端printWriter.println(response);//bug 1 :刷新缓存区printWriter.flush();//4.打印日志System.out.printf("[%s : %d] req = %s , req = %s\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort(),requset,response);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}finally {System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线!\n", clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort());//bug2 : 使用玩Socket对象后要释放资源clientSocket.close();}}private String process(String requset) {return requset;}//测试public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);tcpEchoServer.start();}
}

TCP客户端代码:

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;public class TcpEchoClient {private Socket socket = null;public TcpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws IOException {//指定要发送服务器的位置socket = new Socket(serverIp,serverPort);}//启动客户端的核心操作public void start(){System.out.println("启动客户端!");// 获取到 socket 中持有的流对象.try(InputStream inputStream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {// 使用 Scanner 包装一下 inputStream. 就可以更方便的读取这里的请求数据了.Scanner scanner = new Scanner(inputStream);//输入数据Scanner scannerIn = new Scanner(System.in);PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);while(true){//1.从控制台读取数据System.out.print("请输入数据-> ");String request = scannerIn.next();//2.把请求发送给服务器printWriter.println(request);//bug 1 :刷新缓存区printWriter.flush();//3.从服务器读取响应if(!scanner.hasNext()){break;}String response = scanner.next();//4.打印响应结果System.out.println(response);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}//测试public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);tcpEchoClient.start();}
}

这里我们可以通过以下步骤来实现启动多个客户端:

步骤一:在编译器右上角出选择Edit……选项

步骤二:点击modify options 并且勾选上Allow mutiple instances

步骤三:点击OK即可

运行结果:

 结语: 写博客不仅仅是为了分享学习经历,同时这也有利于我巩固知识点,总结该知识点,由于作者水平有限,对文章有任何问题的还请指出,接受大家的批评,让我改进。同时也希望读者们不吝啬你们的点赞+收藏+关注,你们的鼓励是我创作的最大动力!

这篇关于网络编程套接字(Socket)详解 V✪ω✪V的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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