文章目录

一、网络编程基础1.1 网络编程的意义：1.2 网络编程的概念：1.3 网络编程的术语解释：1.4 常见的客户端服务端模型：

二、Socket 套接字2.1 Socket 套接字的概念：2.2 Socket 套接字的分类：

三、UDP数据报套接字编程3.1 API 介绍：3.1.1 DatagramSocket：3.1.2 DatagramPacket：3.1.3 InetSocketAddress：

3.2 Java数据报套接字通信模型：3.3 代码示例：3.3.1 UDP Echo Server：3.3.2 UDP Echo Client：

一、网络编程基础

1.1 网络编程的意义：

网络编程的意义在于可以获取到丰富的网络资源。

用户在浏览器中，打开b站，实质是通过网络，获取到网络上的一个视频资源。

与本地打开视频文件类似，只是视频文件这个资源的来源是网络。相比本地资源来说，网络提供了更为丰富的网络资源。

所谓的<code>网络资源，其实就是在网络中可以获取的各种数据资源。 而所有的网络资源，都是通过网络编程来进行数据传输的。

1.2 网络编程的概念：

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（或称为网络数据传输）。

注意：我们只要满足进程不同就行。所以即便是同一个主机，只要是不同进程，基于网络来传输数据，也属于网络编程。

1.3 网络编程的术语解释：

发送端和接收端：

在一次网络数据传输时：

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。

注意：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。

请求和响应：

请求（Request）：是客户端向服务器发送的信息，用于请求特定的资源或执行特定的操作。

响应（Response）：是服务器对客户端请求的回复。

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。

举个栗子：在快餐店点一份炒饭，先要发起请求：点⼀份炒饭，再有快餐店提供的对应响应，提供一份炒饭。

客户端和服务端：

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。

客户端：获取服务的一方进程，称为客户端。

1.4 常见的客户端服务端模型：

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。

客户端先发送请求到服务端。

服务端根据请求数据，执行相应的业务处理。

服务端返回响应，发送业务处理结果。

客户端根据响应数据，展示处理结果（展示获取的资源，或提示保存资源的处理结果）。

二、Socket 套接字

2.1 Socket 套接字的概念：

<code>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。socket 可以简单理解为操作系统提供的网络编程的 API 统称。

2.2 Socket 套接字的分类：

Socket 套接字主要针对传输层协议划分为如下三类：

流套接字：使用传输层TCP协议。

TCP，即Transmission Control Protocol（传输控制协议），传输层协议。

其特点为：有连接，可靠传输，面向字节流，全双工。（术语不了解没有关系，在 2.2 的最后面有统一解释）

对于字节流来说，可以简单的理解为，传输数据是基于IO流，流式数据的特征就是在IO流没有关闭的情况下，是无边界的数据，可以多次发送，也可以分开多次接收。

数据报套接字：使用传输层UDP协议。

UDP，即User Datagram Protocol（用户数据报协议），传输层协议。

其特点为：无连接，不可靠传输，面向数据报，全双工。

对于数据报来说，可以简单的理解为，传输数据是一块一块的，发送一块数据，假如100个字节，必须一次发送，接收也必须一次接收100个字节，而不能分100次，每次接收1个字节。

原始套接字：

原始套接字用于自定义传输层协议，用于读写内核没有处理的IP协议数据。我们不学习原始套接字，简单了解即可。

术语解释：

有连接 | 无连接：

有连接：通信双方保存对方的信息。

无连接：通信双反不需要保存对方的信息。

可靠传输 | 不可靠传输：

注意：可靠不等于安全。

安全：传输的数据，是否容易被黑客截获掉，一旦被截获之后，是否会造成严重的影响。

可靠：传输的数据，尽可能（不是完全）地传输给对方。

可靠传输是有代价的，传输的效率会大打折扣。所以UDP 比 TCP 快。

面向字节流 | 面向数据报：

字节流，比喻成水流一样，读写操作非常灵活。数据报就不是了，传输数据的基本单位，是一个个的 UDP 数据报，一次读写，只能读写一个完整的 UDP 数据报。

全双工 | 半双工：

全双工：一条链路，能够进行双向通信。（TCP，UDP 都是全双工，后续代码中，创建 socket 对象，既可以读，也可以写）

半双工：一条链路，只能进行单向通信。

三、UDP数据报套接字编程

3.1 API 介绍：

主要涉及到两个类：DatagramSocket，DatagramPacket。

3.1.1 DatagramSocket：

DatagramSocket是UDP Socket，用于发送和接收UDP数据报。

DatagramSocket 构造方法：

DatagramSocket 普通方法：

3.1.2 DatagramPacket：

DatagramPacket是UDP Socket发送和接收的数据报。

DatagramPacket 构造方法：

DatagramPacket 普通方法：

构造UDP发送的数据报时，需要传入 SocketAddress ，该对象可以使用 InetSocketAddress 来创建。

3.1.3 InetSocketAddress：

InetSocketAddress（SocketAddress 的子类）构造方法：

3.2 Java数据报套接字通信模型：

对于UDP协议来说，具有无连接，面向数据报的特征，即每次都是没有建立连接，并且一次发送全部数据报，一次接收全部的数据报。

Java 中使用 UDP 协议通信，主要基于 DatagramSocket 类来创建数据报套接字，并使用DatagramPacket 作为发送或接收的UDP数据报。对于一次发送及接收UDP数据报的流程如下：

以上只是一次发送端的UDP数据报发送，及接收端的数据报接收，并没有返回的数据。也就是只有请求，没有响应。对于一个服务端来说，重要的是提供多个客户端的请求处理及响应，流程如下：

3.3 代码示例：

根据 3.2 的 Java 数据报套接字通信模型可以得到下面<code>回显服务器。

所谓回显就是请求和响应是相同的。即请求不做任何处理，直接返回。

3.3.1 UDP Echo Server：

在代码中细节点都有注释，这里就不再赘述。

服务器的端口号只要是在0 ~ 65535之间的没有被占用的端口号都行。

import java.io.IOException;

import java.net.DatagramPacket;

import java.net.DatagramSocket;

import java.net.SocketException;

public class UdpEchoServer {

private DatagramSocket socket = null;

//创建一个有端口号的 Udp 数据包套接字

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.获取请求

DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],0,4096);

socket.receive(requestPacket);

//2.根据请求计算响应

//方便后续处理，这里直接将 byte 转化成 String

String request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());

//计算响应

String respond = this.process(request);

//3.把响应写回到客户端

DatagramPacket respondPacket = new DatagramPacket(respond.getBytes(),0,respond.getBytes().length

,requestPacket.getSocketAddress());

socket.send(respondPacket);

//打印日志

System.out.printf("[%s:%d] req:%s resp:%s\n",requestPacket.getAddress(),requestPacket.getPort()

,request,respond);

}

}

//回显，所以直接返回即可

public String process(String request){

return request;

}

public static void main(String[] args) throws IOException {

UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);

server.start();

}

}

3.3.2 UDP Echo Client：

import java.io.IOException;

import java.net.*;

import java.util.Scanner;

public class UdpEchoClient {

//Udp 数据报套接字

private DatagramSocket socket = null;

//服务器的 IP 地址

private String serverIp = null;

//服务器的端口号

private int serverPort;

public UdpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws SocketException {

this.serverIp = serverIp;

this.serverPort = serverPort;

socket = new DatagramSocket();

}

public void start() throws IOException {

System.out.println("客户端启动!");

Scanner in = new Scanner(System.in);

while(true){

//提示用户从控制台输入数据

System.out.print("请输入请求:");

String request = in.next();

//构造请求并发送

DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),0,request.getBytes().length,

InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);

socket.send(requestPacket);

//读取响应

DatagramPacket respondPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],0,4096);

socket.receive(respondPacket);

//打印响应到控制台

String respond = new String(respondPacket.getData(),0,respondPacket.getLength());

System.out.println(respond);

}

}

public static void main(String[] args) throws IOException {

//输入自己电脑的IP地址

UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("172.20.10.4",9090);

client.start();

}

}

查看自己电脑的IP地址

按下window + R，输入cmd：

输入ipconfig

查看IP地址：

案例演示效果如下：

注意：要先启动服务器，再启动客户端。

这样在 IDEA 上只能打开一个客户端，所以我们要给我们的 IDEA 设置一下。具体操作流程如下：

第一步：

第二步：

第三步：

最后不要忘记点击ok。

结语：

其实写博客不仅仅是为了教大家，同时这也有利于我巩固知识点，和做一个学习的总结，由于作者水平有限，对文章有任何问题还请指出，非常感谢。如果大家有所收获的话还请不要吝啬你们的点赞收藏和关注，这可以激励我写出更加优秀的文章。