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Java网络编程 TCP与UDP协议

news 2025/8/5 16:08:06

网络编程

什么是计算机网络?

把分布在不同地理区域的具有独立功能的计算机,通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统

简单来说就是把不同地区的计算机通过设备连接起来,实现不同地区之前的数据传输

网络编程是干什么的?

网络编程是借助计算机网络,实现我们所写的程序,在不同电脑上,可进行数据的传输
java是支持网络间的数据传输的,降低层细节封装起来了,给程序员提供了一套标准的类库很方便使用java语言开发可以进行网络通信的软件
网络编程的核心问题
- 如何找到网络世界中的恶目标主机,以及目标软件
- 在终端使用 ipconfig 指令查看ip
- 如何安全可靠的进行数据传输协议规则

网络的一些基本知识

网络模型
OSI参考模型是一个理想化的标准模型
- 分成七层
TCP/IP参考模型
- 分成四层
- 应用层(http)
- 运输层(协议)
- 网络层(ip)
- 物理链路层(硬件设备)

如下:

通信要素 ip 端口协议
- IP:在网络世界中,是计算机的地址
- 局域网地址: 192.168.1.20 连接到路由器,会自动分配IP
- 广域网地址: 家里的宽带与外界连接
- 本机地址: 本地回环地址 127.0.0.1
- 端口:计算机中运行中的程序的编号,对应的是程序
  - 端口号0-65535之间由于0-1024被一些系统程序使用,所以我们开发的程序可以从
    1024-655335区设定端口,但是不能与已有的发生冲突
- ip+端口 找到目标计算机以及你想要的程序

如何进行安全信息传输–传输协议

Java中分为两种编程协议
- TCP
- UDP

TCP协议通信原理

先检测网络是否通畅,客户端是否能连接到服务器端
如果能连接到,则进行数据的传输,如果连接不到,就会报错
采用3次握手的机制 (连接请求)
1.第一次客户端给服务器发送一个信息
2.服务器收到客户端的请求后,需要给客户端做出一个反馈(表示服务器端收到客户端消息)
3.客户端收到服务器端确认反馈后,再一次向服务器发送一个反馈,以确保服务器知道他的
反馈,客户端是收到 (表示客户端成功收到服务器端消息)

TCP是可靠的安全的,相对于UDP效率低

四次挥手(端来请求)

1.客户端向服务器端发送一个断开请求
2.服务器端向客服发出一个反馈
3.服务器端把没有发完的数据全部发送
4.客户端再向服务器端发送最终断开的信号

UDP协议通信原理

将数据分装成一个一个数据报
包含数据源(自己电脑ip) 目标(接受ip 端口)
只管发送是否成功,不知道
是不安全的,但是效率高

不用建立连接,直接发送

TCP编程

服务端

ServerSocket常用的方法

Socket accept() throws IOException
- 等待客户端的连接请求,返回与该客户端进行通信的Socket对象
void close() throws IOException
- 关闭监听Socket

package day15;import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/*
服务器端*/
public class Server {public static void main(String[] args) {//创建并启动服务器try{ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);System.out.println("服务器启动成功");while(true) {Socket socket = serverSocket.accept();//监听有没有客户端连接到服务器,监听时,会阻塞程序System.out.println("有傻逼端连接到服务器");//接收客户端发送的数据InputStream inputStream = socket.getInputStream();//下面过于复杂,可以调用DataInputStream  但是必须对应DataOutputStream
//                byte[] bytes = new byte[100];
//                int size = inputStream.read(bytes);
//                String s = new String(bytes, 0, size);
//                System.out.println(s);DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(inputStream);String s= dataInputStream.readUTF();System.out.println(s);//服务器向客户端发送消息OutputStream outputStream =socket.getOutputStream();DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(outputStream);dataOutputStream.writeUTF("已经收到");// 确保数据被发送出去，并释放资源dataOutputStream.flush();dataOutputStream.close();socket.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();System.out.println("服务器启动失败,端口被占用");}}
}

客户端

常用方法

void close() throws IOException
- 关闭Socket 不可以在以后得网络连接中使用除非创建新的套接字
InputStream getInputStream() throws IOException
- 获取与Socket相关联的字节输入流,用于从Socket中读入数据
OutputStream getOutputStream() throws IOException
- 获取与Socket相关联的字节输出流 ,用于向Socket中写入数据

package day15;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
/*
客户端*/
public class Client {public static void main(String[] args)  {//创建客户端//127.0.0.1自己地址try {//向服务器发送Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9999);//在客户端向服务器端发送一句话OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();//获取输出流DataOutputStream dataOutputStream =new DataOutputStream(outputStream);String s = "你好";dataOutputStream.writeUTF(s);//接受服务器InputStream inputStream = socket.getInputStream();DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(inputStream);System.out.println(dataInputStream.readUTF());} catch (IOException e) {e.printStackTrace();System.out.println("连接服务器失败");}}
}

UDP编程

服务端

package day16;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;public class UDPReceive {public static void main(String[] args) {try {while(true){//接受数据的对象DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(9999);byte[] bytes = new byte[100];//接受数据包DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,0, bytes.length);datagramSocket.receive(datagramPacket);String s = new String(bytes,0,datagramPacket.getLength());System.out.println(s);datagramSocket.close();}} catch (SocketException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

客户端

package day16;import java.io.IOException;
import java.net.*;//发送端
public class UDPSendDemo {public static void main(String[] args) {try {DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();//负责发送数据报byte[] bytes = "你好sb邓钦文".getBytes();DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,0, bytes.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9999);//发送(datagramSocket方法)datagramSocket.send(datagramPacket);datagramSocket.close();} catch (SocketException e) {e.printStackTrace();} catch (UnknownHostException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}

TCP 与 UDP的区别

TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）都是网络传输层协议，用于在网络中传输数据。它们之间的主要区别在于连接方式、可靠性、数据流方式和功能。

连接方式：
- TCP是面向连接的协议，发送方和接收方在发送数据之前，必须通过三次握手建立连接。这个过程确保了双方都已准备好进行数据传输。
- UDP是无连接的协议，发送方在向接收方发送数据时不需要建立连接。这意味着UDP可以更快地发送数据，但也可能导致数据的丢失或乱序。
可靠性：
- TCP通过序号机制、确认机制、超时重传机制和数据校验来保证传输的可靠性。如果数据在传输过程中丢失或损坏，TCP会重新发送数据，直到接收方成功接收为止。
- UDP只添加了端口和差错检查的功能，不提供数据的可靠性保证。因此，UDP在传输过程中可能会出现数据丢失或乱序的情况。
数据流方式：
- TCP是面向字节流的协议，将应用层传递下来的数据当做无结构的数据流进行处理。TCP不知道所传数据的具体含义，只是将数据块拼接成一个段进行发送。
- UDP是面向报文的协议，发送方的UDP对应用程序交下来的报文添加首部后直接向下交付IP层。每个报文都是独立发送的，不需要进行拼接。
功能：
- TCP支持单播、多播和广播的功能，可以实现一对一、一对多、多对多和多对一的数据传输。
- UDP同样支持这些传输方式，但由于其无连接的特性，使得UDP在实时性要求较高的场景中更为适用，如视频流、音频流等。