Socket编程:UDP和TCP概论及案例
网络编程的三要素:
1.IP地址 2.端口 3.协议
什么是Socket?
Socket就是通信链路的端点称"套接词".
基于TCP协议的Socket网络通信:
用来实现双向安全连接网络通信
Socket通信模型:
进行网络通信时,Socket需要借助数据流来完成数据的传递工作
Socket网络编程一般可以分成如下步骤进行,如图所示:
UDP、TCP概述:
两者都是通信协议, TCP、UDP 是传输层协议,但他们的通信机制与应用场景不同,下面来阐述两者的区别以及它们的应用场景。
TCP 与 UDP:
TCP(Transmission Control Protocol),又叫传输控制协议,UDP(User Datagram Protocol),又叫用户数据报协议,它们都是传输层的协议,但两者的机制不同,它们的区别如下:
特点 | TCP | UDP |
---|---|---|
连接性 | 面向连接 | 面向非连接 |
可靠性 | 可靠 | 不可靠 |
传输效率 | 慢 | 快 |
TCP/UDP编程模型:
从程序实现的角度来看,可以用下图来进行描述。
TCP:
从如上表格看到,TCP 是面向连接的,并且是一种可靠的协议,在基于 TCP 进行通信时,通信双方需要先建立一个 TCP 连接,建立连接需要经过三次握手,握手成功才可以进行通信,关于 TCP 三次握手、四次挥手的过程请看该文章。
另外 TCP 协议是一种可靠的传输协议,那么它是如何保证可靠性的呢?
UDP:
UDP 是一种面向无连接,且不可靠的协议,在通信过程中,它并不像 TCP 那样需要先建立一个连接,只要(目的地址,端口号,源地址,端口号)确定了,就可以直接发送信息报文,并且不需要确保服务端一定能收到或收到完整的数据。它仅仅提供了校验和机制来保障一个报文是否完整,若校验失败,则直接丢弃报文,不做任何处理。
可靠性:
在讲解 TCP 如何保证可靠性前,首先得理解什么是可靠。在通信的角度来看,可靠即要确保通信双方的通信信息不会丢失,若丢失了保证能够对其进行恢复,并且收到的信息内容与原发送内容一样。
在 TCP 中,传输报文都是通过建立的虚拟连接来进行传输,发送端传输的每一个 TCP 报文,都会对其进行编号(编号是由于网络传输的原因,发送的报文可能会乱序到达,因此需要根据编号对报文进行重排),并且开启一个计时器;当接收端收到报文后,并且通过校验和对收到的报文数据进行校验,若校验成功则会返回一个确认报文,告知发送端我已经成功收到该报文了;若发送端在计时器结束前仍未收到确认报文,则认为接收端接收失败,则会重传该报文;服务端若收到重复报文(根据编号发现已经是收到了),则会将该报文丢弃。
因此,从上面的机制可以知道,TCP 是通过重传、确认和校验和的方式来确保可靠。
注:校验和并不能检验数据是否被篡改过,想要保证数据的完整性可以了解一下数字签名
TCP 与 UDP 的应用场景:
从特点上我们已经知道,TCP 是可靠的但传输速度慢 ,UDP 是不可靠的但传输速度快。因此在选用具体协议通信时,应该根据通信数据的要求而决定。
若通信数据完整性需让位与通信实时性,则应该选用 TCP 协议(如文件传输、重要状态的更新等);反之,则使用 UDP 协议(如视频传输、实时通信等)。
如何传递对象信息呢?
序列化:
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(…);
oos.writeObject(…); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(…);
Object = ois.readObject();
案例代码及实现效果:
TCP:
客户端:
package cn.TCP; import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket; public class TCP_Clicent {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//.创建对象
ServerSocket sk=new ServerSocket();
//.监听
Socket s=sk.accept();
//打包数据
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
BufferedReader bw=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
OutputStream os=s.getOutputStream();
String line=null;
while((line=br.readLine())!=null){
System.out.println("Client \t"+line);
os.write(bw.readLine().getBytes());
}
//释放资源
s.close();
//sk.close();
}
}
服务器:
import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException; public class TCP_Service {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Socket sk=new Socket("192.168.60.127",1122111);
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(sk.getOutputStream()));
String line=null;
while((line=br.readLine())!=null){
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush(); InputStream is=sk.getInputStream();
byte [] by=new byte[1024];
int num=is.read(by);
String h=new String(by, 0, num);
System.out.println("Service:\t"+h);
}
//br.close();
//bw.close();
sk.close(); }
}
UDP:
客户端:
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException; public class UDP_Clicent {
public static void main(String[] args) throws Exception {
DatagramSocket l=new DatagramSocket();
DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String line=null;
byte [] bys=line.getBytes();
int num=bys.length;
InetAddress address=InetAddress.getByName("192.168.60.127");
int port=101236;
DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bys,num, address,port);
ds.send(dp);
ds.close();
}
}
服务器:
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException; public class UDP_Service { public static void main(String[] args) throws Exception {
DatagramSocket ds=new DatagramSocket(101236);
byte[] bys = new byte[1024];
int len = bys.length;
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, len);
ds.receive(dp);
byte[] by = dp.getData();
int length = dp.getLength();
InetAddress address = dp.getAddress();
String ip = address.getHostAddress();
String s = new String(by, 0, length);
System.out.println(ip + "---" + s);
ds.close(); } }
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