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TCP協(xié)議與UDP協(xié)議詳解(實例分析)

網(wǎng)絡(luò)編程有三個要素,分別是IP地址、端口號和通信協(xié)議,那本文主要講述的是TCP與UDP這兩種通信協(xié)議,以及編程的實現(xiàn)。

首先,我們需要了解一下IP地址、端口號、通信協(xié)議的相關(guān)知識。

一、IP地址

網(wǎng)絡(luò)中的計算機使用IP地址來進行唯一標識,IP地址有IPv4和IPv6兩種類型。IPv4采用十進制或二進制表示形式,十進制是一種比較常用的表示形式,如192.168.1.131,IPv6采用十六進制表示形式,一般不常用。

如何查看IP地址相關(guān)信息:

在Windows系統(tǒng)下,打開cmd,輸入命令ipconfig,按回車即可查看。在Linux或Mac系統(tǒng)下,打開終端,使用ifconfig命令,按回車即可查看。

二、端口號

端口號是計算機中的應(yīng)用程序的一個整數(shù)數(shù)字標號,用來區(qū)分不同的應(yīng)用程序。

0 ~ 1024 未被系統(tǒng)使用或保留的端口號,0 ~ 65535為有效的端口號,也就是說我們要對一些程序定義端口號的時候,要選擇1024 ~ 65535范圍內(nèi)的整數(shù)數(shù)字。

比如,以前學(xué)過的MySQL的端口號是3306,SQLServer的端口號是1433,查了一下Oracle的端口號是1521。

一定要把這些數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的端口號,藏在深深的腦海里,以后在連接數(shù)據(jù)庫的時候,會使用到端口號。

三、通信協(xié)議

說得通俗一點,通信協(xié)議就是網(wǎng)絡(luò)通信中的規(guī)則,分為TCP協(xié)議和UDP協(xié)議兩種。

第一種:TCP協(xié)議

英文名:Transmission Control Protocol 中文名:傳輸控制協(xié)議 協(xié)議說明:TCP是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。

舉例:打電話,需要雙方都接通,才能進行對話

特點:效率低,數(shù)據(jù)傳輸比較安全

第二種:UDP協(xié)議

英文名:User Datagram Protocol 中文名:數(shù)據(jù)報協(xié)議 協(xié)議說明:UDP是一種面向無連接的傳輸層通信協(xié)議。

舉例:發(fā)短信,不需要雙方建立連接,But,數(shù)據(jù)報的大小應(yīng)限制在64k以內(nèi)

特點:效率高,數(shù)據(jù)傳輸不安全,容易丟包

四、三要素關(guān)系圖與網(wǎng)絡(luò)模型圖

1、網(wǎng)絡(luò)編程三要素關(guān)系圖

注:圖中端口號、IP地址為演示,并非真實

2、OSI參考模型與TCP/IP參考模型

五、TCP編程

TCP是基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議,所以TCP編程是基于IO流編程。

對于客戶端,我們需要使用Socket類來創(chuàng)建對象。對于服務(wù)器端,我們需要使用ServerSocket來創(chuàng)建對象,通過對象調(diào)用accept()方法來進行監(jiān)聽是否有客戶端訪問。

客戶端與服務(wù)器端圖解:

客戶端與服務(wù)器端實現(xiàn)步驟:

前提:創(chuàng)建一個項目,在項目中創(chuàng)建兩個模塊(model),一個模塊用來放客戶端相關(guān)代碼,一個模塊用來放服務(wù)器端相關(guān)代碼。

目錄結(jié)構(gòu)如下圖

客戶端

1、創(chuàng)建Socket對象,并指定服務(wù)器端應(yīng)用程序的端口號和服務(wù)器端主機的IP地址。

2、使用Socket的對象調(diào)用getOutputStream()方法來獲取字節(jié)輸出流對象。

3、調(diào)用字節(jié)輸出流的write(byte[] buf)或者write(int b)向服務(wù)器發(fā)送指定數(shù)據(jù)。

4、記得關(guān)閉流。

服務(wù)器端

1、創(chuàng)建ServerSocket對象,并指定該應(yīng)用程序的端口號,端口號必須和客戶端指定的端口號一樣。

2、使用ServerSocket對象的accept()方法來監(jiān)聽客戶端發(fā)送過來的請求,返回值為Socket對象。

3、調(diào)用Socket對象的getInputStream()方法獲取字節(jié)輸入流對象

4、調(diào)用字節(jié)輸入流對象的read(byte[] buf)或read()方法獲取數(shù)據(jù)。

5、記得關(guān)閉流。

實例

客戶端向服務(wù)器端發(fā)送信息,并顯示在服務(wù)器端。

Client類(客戶端)

package cn.tkrnet.client;import java.io.IOException;import java.io.OutputStream;import java.net.Socket;public class Client {  public static void main(String[] args) throws IOException {   //創(chuàng)建Socket對象,指定要發(fā)送到服務(wù)器端的IP地址,以及服務(wù)器端應(yīng)用程序接收的端口號    //localhost代表本機IP地址   Socket client = new Socket("localhost",9000);    //獲取輸出流,用于向服務(wù)器端發(fā)送數(shù)據(jù)   OutputStream os = client.getOutputStream();   os.write("Java is my friend !".getBytes());   System.out.println("信息已發(fā)送");    //關(guān)閉流   os.close();   client.close();   }}

Server類(服務(wù)器端)

package cn.tkrnet.server;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;public class Server {    public static void main(String[] args) throws IOException {        System.out.println("--服務(wù)器端已開啟--");        //創(chuàng)建ServerSocket對象,這里的端口號必須與客戶端的端口號相同        ServerSocket server = new ServerSocket(9000);        //調(diào)用方法accept(),用來監(jiān)聽客戶端發(fā)來的請求        Socket socket = server.accept();        //獲取輸入流對象        InputStream is = socket.getInputStream();        //讀取輸入流中的數(shù)據(jù)        int b = 0;        while ((b =is.read()) != -1){            System.out.print((char)b);        }        //關(guān)閉流        is.close();        socket.close();        server.close();    }}

提示:在運行程序時,一定要先運行服務(wù)器端的程序代碼,再運行客戶端的程序代碼。因為客戶端要向服務(wù)器發(fā)送請求,前提是服務(wù)器端要處于開啟狀態(tài)。

Server類(服務(wù)器端)運行結(jié)果:

--服務(wù)器端已開啟--

Client類(客戶端)運行結(jié)果:

信息已發(fā)送

Client類(客戶端)運行后,Server類(服務(wù)器端)收到信息,運行結(jié)果:

--服務(wù)器端已開啟--Java is my friend !

實例分析:

服務(wù)器端啟動后,服務(wù)器端的accept()方法一直處于監(jiān)聽狀態(tài),直到客戶端連接了服務(wù)器,服務(wù)器端再從流中讀取客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)。

恕我直言,這是一個超級無敵簡單的單向通信實例。

六、UDP編程

UDP使用數(shù)據(jù)報進行數(shù)據(jù)傳輸,沒有客戶端與服務(wù)器端之分,只有發(fā)送方與接收方,兩者哪個先啟動都不會報錯,但是會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象。發(fā)送的內(nèi)容有字數(shù)限制,大小必須限制在64k以內(nèi)。

發(fā)送方與接收方實現(xiàn)步驟:

前提:創(chuàng)建一個項目,在項目中創(chuàng)建兩個模塊(model),一個模塊用來放發(fā)送方相關(guān)代碼,一個模塊用來放接收方相關(guān)代碼。

目錄結(jié)構(gòu)如下圖

發(fā)送方

1、創(chuàng)建DatagramSocket對象,可以指定應(yīng)用程序的端口號,也可以不指定。

2、準備需要發(fā)送的數(shù)據(jù)

3、創(chuàng)建DatagramPacket對象,用來對發(fā)送的數(shù)據(jù)進行打包,需要指定發(fā)送內(nèi)容、發(fā)送多少、發(fā)送到哪里和接收方的端口號四個參數(shù)。

4、調(diào)用DatagramSocket對象的send()方法發(fā)送數(shù)據(jù)。

5、記得關(guān)閉流。

接收方

1、創(chuàng)建DatagramSocket對象,指定接收方的端口號,這個必須指定。

2、創(chuàng)建一個byte類型數(shù)組,用來接收發(fā)送方發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。

3、創(chuàng)建DatagramPacket對象,準備接收數(shù)據(jù)。

4、調(diào)用DatagramSocket對象的receive()方法用于接收數(shù)據(jù)。

5、使用String類的構(gòu)造方法將byte類型的數(shù)組中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成String類型并顯示。

6、記得關(guān)閉流。

實例

發(fā)送方發(fā)送信息,接收方接收信息,并顯示。

Sender類(發(fā)送方)

package cn.tkrnet.Sender;import java.io.IOException;import java.net.*;public class Sender {    public static void main(String[] args) throws IOException {        //創(chuàng)建接受或發(fā)送的數(shù)據(jù)報套接字,并指定發(fā)送方的端口號為7770        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(7770);//端口號也可以不指定        System.out.println("---發(fā)送方---");        //創(chuàng)建數(shù)據(jù)報對象,用來發(fā)送數(shù)據(jù)        byte[] b = "Java is my friend !".getBytes();        //8800為接收方的端口號,netAddress.getByName("localhost")是獲取主機的IP地址        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b,b.length, InetAddress.getByName("localhost"),7788);                        ds.send(dp);                    //發(fā)送數(shù)據(jù)報        System.out.println("數(shù)據(jù)已發(fā)送");        //關(guān)閉流        ds.close();    }}

Receiver類(接收方)

package cn.tkrnet.receiver;import java.io.IOException;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;public class Receiver {    public static void main(String[] args) throws IOException {        System.out.println("---接收方---");        //創(chuàng)建數(shù)據(jù)報套接字對象,指定的端口號要和發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的端口號相同        // (不是發(fā)送方的端口號7770,是發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的端口號7788)        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(7788);        //創(chuàng)建接收數(shù)據(jù)報的對象        byte[] b = new byte[1024];        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b,b.length);        //接收數(shù)據(jù)        ds.receive(dp);        System.out.println(new String(b,0,dp.getLength()));        //關(guān)閉流        ds.close();    }}

提示:在運行程序時,先運行發(fā)送方程序,還是先運行接收方程序都不會報錯,但是有可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包,一般我們都先運行接收方的程序代碼,再運行發(fā)送方的程序代碼。

Receiver類(接收方)運行結(jié)果:

---接收方---

Sender類(發(fā)送方)運行結(jié)果:

---發(fā)送方---數(shù)據(jù)已發(fā)送

Sender類(發(fā)送方)運行后,Receiver類(接收方)接收到信息,運行結(jié)果:

    ---接收方---    Java is my friend !

實例分析:

只有接收方先啟動運行,才會存在端口號為7788的程序,發(fā)送方才能發(fā)送數(shù)據(jù)到指定端口號7788,接收方才能接收數(shù)據(jù)。

不瞞你說,這也是個超級無敵簡單的單向通信實例。

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