一、TCP/IP协议
既然是网络编程,涉及几个系统之间的交互,那么首先要考虑的是如何准确的定位到网络上的一台或几台主机,另一个是如何进行可靠高效的数据传输。这里就要使用到TCP/IP协议。
TCP/IP协议(传输控制协议)由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。IP层负责网络主机的定位,数据传输的路由,由IP地址可以唯一的确定Internet上的一台主机。TCP层负责面向应用的可靠的或非可靠的数据传输机制,这是网络编程的主要对象。
二、TCP与UDP
TCP是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输,得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建立连接,以便在TCP协议的基础上进行通信,当一个socket(通常都是server socket)等待建立连接时,另一个socket可以要求进行连接,一旦这两个socket连接起来,它们就可以进行双向数据传输,双方都可以进行发送或接收操作。
UDP是一种面向无连接的协议,每个数据报都是一个独立的信息,包括完整的源地址或目的地址,它在网络上以任何可能的路径传往目的地,因此能否到达目的地,到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。
TCP与UDP区别:
TCP特点:
1、TCP是面向连接的协议,通过三次握手建立连接,通讯完成时要拆除连接,由于TCP是面向连接协议,所以只能用于点对点的通讯。而且建立连接也需要消耗时间和开销。
2、TCP传输数据无大小限制,进行大数据传输。
3、TCP是一个可靠的协议,它能保证接收方能够完整正确地接收到发送方发送的全部数据。
UDP特点:
1、UDP是面向无连接的通讯协议,UDP数据包括目的端口号和源端口号信息,由于通讯不需要连接,所以可以实现广播发送。
2、UDP传输数据时有大小限制,每个被传输的数据报必须限定在64KB之内。
3、UDP是一个不可靠的协议,发送方所发送的数据报并不一定以相同的次序到达接收方。
TCP与UDP应用:
1、TCP在网络通信上有极强的生命力,例如远程连接(Telnet)和文件传输(FTP)都需要不定长度的数据被可靠地传输。但是可靠的传输是要付出代价的,对数据内容正确性的检验必然占用计算机的处理时间和网络的带宽,因此TCP传输的效率不如UDP高。
2,UDP操作简单,而且仅需要较少的监护,因此通常用于局域网高可靠性的分散系统中client/server应用程序。例如视频会议系统,并不要求音频视频数据绝对的正确,只要保证连贯性就可以了,这种情况下显然使用UDP会更合理一些。
三、Socket是什么
Socket通常也称作"套接字",用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄。网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换,这个双向链路的一端称为一个Socket,一个Socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定。应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。 Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面,但是,Socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种,因此两者之间是没有必然联系的。在Java环境下,Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。
Socket通讯过程:服务端监听某个端口是否有连接请求,客户端向服务端发送连接请求,服务端收到连接请求向客户端发出接收消息,这样一个连接就建立起来了。客户端和服务端都可以相互发送消息与对方进行通讯。
Socket的基本工作过程包含以下四个步骤:
1、创建Socket;
2、打开连接到Socket的输入输出流;
3、按照一定的协议对Socket进行读写操作;
4、关闭Socket。
四、Java中的Socket
在java.net包下有两个类:Socket和ServerSocket。ServerSocket 用于服务器端,Socket是建立网络连接时使用的。在连接成功时,应用程序两端都会产生一个Socket实例,操作这个实例,完成所需的会话。对于一个 网络连接来说,套接字是平等的,并没有差别,不因为在服务器端或在客户端而产生不同级别。不管是Socket还是ServerSocket它们的工作都是 通过SocketImpl类及其子类完成的。
列出几个常用的构造方法:
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Socket(InetAddress address,int port);//创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号 Socket(String host,int port);//创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号 Socket(InetAddress address,int port, InetAddress localAddr,int localPort);//创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口 Socket(String host,int port, InetAddress localAddr,int localPort);//创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口 Socket(SocketImpl impl);//使用用户指定的 SocketImpl 创建一个未连接 Socket ServerSocket(int port);//创建绑定到特定端口的服务器套接字 ServerSocket(int port,int backlog);//利用指定的 backlog 创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号 ServerSocket(int port,int backlog, InetAddress bindAddr);//使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP地址创建服务器 |
构造方法的参数中,address、host和port分别是双向连接中另一方的IP地址、主机名和端 口号,stream指明socket是流socket还是数据报socket,localPort表示本地主机的端口号,localAddr和bindAddr是本地机器的地址(ServerSocket的主机地址),impl是socket的父类,既可以用来创建serverSocket又可以用来创建Socket。count则表示服务端所能支持的最大连接数。
注意:必须小心选择端口号。每一个端口提供一种特定的服务,只有给出正确的端口,才 能获得相应的服务。0~1023的端口号为系统所保留,例如http服务的端口号为80,telnet服务的端口号为21,ftp服务的端口号为23, 所以我们在选择端口号时,最好选择一个大于1023的数以防止发生冲突。
几个重要的Socke方法:
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public InputStream getInputStream();//方法获得网络连接输入,同时返回一个IutputStream对象实例 public OutputStream getOutputStream();//方法连接的另一端将得到输入,同时返回一个OutputStream对象实例 public Socket accept();//用于产生"阻塞",直到接受到一个连接,并且返回一个客户端的Socket对象实例。 |
"阻塞"是一个术语,它使程序运行暂时"停留"在这个地方,直到一个会话产生,然后程序继续;通常"阻塞"是由循环产生的。
注意:其中getInputStream和getOutputStream方法均会产生一个IOException,它必须被捕获,因为它们返回的流对象,通常都会被另一个流对象使用。
五、基本的Client/Server程序
以下是一个基本的客户端/服务器端程序代码。主要实现了服务器端一直监听某个端口,等待客户端连接请求。客户端根据IP地址和端口号连接服务器端,从键盘上输入一行信息,发送到服务器端,然后接收服务器端返回的信息,最后结束会话。这个程序一次只能接受一个客户连接。
ps:这个小例子写好后,服务端一直接收不到消息,调试了好长时间,才发现误使用了PrintWriter的print()方法,而BufferedReader的readLine()方法一直没有遇到换行,所以一直等待读取。我晕死[email protected][email protected]
客户端程序:
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服务器端程序:
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六、多客户端连接服务器
上面的服务器端程序一次只能连接一个客户端,这在实际应用中显然是不可能的。通常的网络环境是多个客户端连接到某个主机进行通讯,所以我们要对上面的程序进行改造。
设计思路:服务器端主程序监听某一个端口,客户端发起连接请求,服务器端主程序接收请求,同时构造一个线程类,用于接管会话。当一个Socket会话产生后,这个会话就会交给线程进行处理,主程序继续进行监听。
下面的实现程序流程是:客户端和服务器建立连接,客户端发送消息,服务端根据消息进行处理并返回消息,若客户端申请关闭,则服务器关闭此连接,双方通讯结束。
客户端程序:
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服务器端程序:
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七、信息共享
以上虽然实现了多个客户端和服务器连接,但是仍然是消息在一个客户端和服务器之间相互传播。现在我们要实现信息共享,即服务器可以向多个客户端发送广播消息,客户端也可以向其他客户端发送消息。类似于聊天室的那种功能,实现信息能在多个客户端之间共享。
设计思路:客户端循环可以不停输入向服务器发送消息,并且启一个线程,专门用来监听服务器端发来的消息并打印输出。服务器端启动时,启动一个监听何时需要 向客户端发送消息的线程。每次接受客户端连接请求,都启一个线程进行处理,并且将客户端信息存放到公共集合中。当客户端发送消息时,服务器端将消息顺序存 入队列中,当需要输出时,从队列中取出广播到各客户端处。客户端输入showuser命令可以查看在线用户列表,输入bye向服务器端申请退出连接。
PS:以下代码在测试时发现了一个中文乱码小问题,当文件设置UTF-8编码时,无论怎样在代码中设置输入流编码都不起作用,输入中文仍然会乱码。把文件设置为GBK编码后,不用在代码中设置输入流编码都能正常显示传输中文。
客户端代码:
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服务器端代码:
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八、文件传输
客户端向服务器端传送文件,服务端可获取文件名用于保存,获取文件大小计算传输进度,比较简单,直接贴代码。
客户端代码:
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服务器端代码:
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