Java-Java基础学习（2）-网络编程-TCP-UDP

2.网络编程

2.1. 通信协议

  1. TCP、UDP对比

    • TCP 打电话

      • 连接，稳定

      • 三次握手，四次挥手

        三次握手
A: 你瞅啥？
B: 瞅你咋地？
A：干一场！

四次挥手
A：我要走了
B: 你真的要走了吗？
B：你真的真的要走了吗？
A：我真的要走了

      • 客户端、服务端

      • 传输完成，释放连接，效率低

    • UDP 发短信

      • 不连接，不稳定
      • 客户端，服务端，没有明确的界限
      • 不管有没有准备好，都可以发给你
      • 导弹
      • DDOS：洪水供给！（饱和攻击）

2.2. Tcp上传测试

1、TcpUploadClient.java
    package com.hzs.basic.inet;

import java.io.*;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.Socket;
import java.net.URL;
import java.net.UnknownHostException;

/**
 * @author Cherist Huan
 * @version 1.0
 * @date 2021/6/8 11:39
 * @note 文件上传客户端
 */
public class TcpUploadClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1、创建一个Socket连接
        Socket socket = new Socket(Inet4Address.getByName("127.0.0.1"),9999);

        // 2、创建一个输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();

        // 3、读取文件
       // FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(String.valueOf(TcpUploadClient.class.getResource("6.jpg"))));
    //    URL resource = TcpUploadClient.class.getResource("/images/6.jpg");
    //    FileInputStream fis = new FileInputStream(resource.getPath());

        File file = new File("java-test-questions-06/src/main/resources/images/6.jpg");
       // File file = new File("images/6.jpg");
        System.out.println(file.getAbsolutePath());
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);

        // 4、写出文件
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while((len = fis.read(buffer))!= -1)
        {
            os.write(buffer,0,len);
        }


        // 通知服务器，我已经传输完毕了
        socket.shutdownOutput(); // 我已经传输完毕

        // 接受服务器的响应，确定服务器接受完毕，才能关闭连接
        InputStream is2 = socket.getInputStream();
        byte[] buffer2 = new byte[1024];
        int len2;
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();


        while((len2 = is2.read(buffer2))!= -1)
        {
         baos.write(buffer2,0,len2);
        }

        System.out.println(baos.toString());

        // 5、关闭资源
        baos.close();

        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

    

2、TcpUploadServer.java
    package com.hzs.basic.inet;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.URL;

/**
 * @author Cherist Huan
 * @version 1.0
 * @date 2021/6/8 11:39
 *  @note 文件上传服务端
 */
public class TcpUploadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1、创建ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);

        // 2、创建Socket监听
        Socket socket = serverSocket.accept();

        // 3、获取输入流
        InputStream is = socket.getInputStream();

        // 4、文件输出

//        URL resource = TcpUploadClient.class.getResource("/images/6_receive.jpg");
//        //FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(resource.getPath()));
//        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(resource.getPath());

        File file = new File("java-test-questions-06/src/main/resources/images/6receive.jpg");
        //File file = new File("images/6_receive.jpg");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);

        byte[] buffer;
        buffer = new byte[1024];
        int len;

        while((len = is.read(buffer))!= -1)
        {
            fos.write(buffer,0,len);
        }


        // 通知客户端，我已经接受完毕
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("服务端返回，服务端已经接受完毕了".getBytes());

        // 5、关闭资源
        os.close();

        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();

    }
}

总结：

  • 客户端

    1. 建立socket连接
    2. 创建一个输出管道流
    3. 读取需要上传的文件
    4. 将文件写出到管道流
    5. 通知服务器，我已经传输完毕
    6. 接受服务器的响应，确定服务器接受完毕，才能关闭连接
    7. 关闭资源

  • 服务端

    1. 建立ServerSocker端口服务
    2. 创建Socket监听，返回Socket
    3. 获取输入流
    4. 获取输入流中文件输出
    5. 通知客户端，我已经接受完毕
    6. 关闭资源

2.3. Udp 传输

1、UdpClient.java
    
package com.hzs.basic.inet;

import java.io.IOException;
import java.net.*;

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 10:41
 * @Version 1.0
 */
public class UdpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // System.out.println(("AB".getBytes()).length);//2

        // 1、建立一个Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        // 2、建包
        String msg = "Hello Cherist Huan!";
        InetAddress byName = Inet4Address.getByName("127.0.0.1");
        int port = 9090;
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(msg.getBytes(),0,msg.getBytes().length,byName,port);

        // 3、发送包
        socket.send(datagramPacket);
        // 4、关闭流
       socket.close();
    }
}


2、UdpServer.java
    package com.hzs.basic.inet;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 10:57
 * @Version 1.0
 */
public class UdpServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1、开放端口
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(9090);

        // 2、接受数据包
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,0,buffer.length);

        datagramSocket.receive(packet);// 阻塞式接受
        System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));
        // 关闭流
        datagramSocket.close();
    }
}

2.4. Udp聊天室（多线程）

1、TalkSend.java
package com.hzs.basic.inet;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.*;

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 15:24
 * @Version 1.0
 */
public class TalkSend implements  Runnable {

    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader reader = null;

    private  int fromPort;
    private  int toPort;
    private  String toIp;

    public TalkSend(int fromPort, int toPort, String toIp) {
        this.fromPort = fromPort;
        this.toPort = toPort;
        this.toIp = toIp;

        try {
            socket = new DatagramSocket(fromPort);
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    public void run() {
          while(true)
          {
              try {
                  String data = reader.readLine();
                  byte[] dataBytes = data.getBytes();

                  DatagramPacket packet = new DatagramPacket(dataBytes,0,dataBytes.length,new InetSocketAddress(this.toIp,this.toPort));

                  socket.send(packet);

                  if(data.equals("bye")){
                      break;
                  }

              } catch (IOException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }

          socket.close();
    }
}

2、TalkReceive.java
package com.hzs.basic.inet;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 15:44
 * @Version 1.0
 */
public class TalkReceive  implements  Runnable{

    DatagramSocket socket = null;
    private int port;
    private  String msg;
    public  TalkReceive(int port,String msg){
        this.port = port;
        this.msg = msg;
        try {
            socket = new DatagramSocket(port);

        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void run() {
       while(true){

           try {
               byte[] container = new byte[1024];
               DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);

               socket.receive(packet);//阻塞式接受包裹

               // 断开连接 bye
               byte[] data = packet.getData();
               String receiveData = new String(data,0,data.length);
               System.out.println(msg+":"+receiveData);

               if(receiveData.equals("bye"))
               {
                   break;
               }

           } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       }
       socket.close();
    }
}


3、TalkStudent.java
package com.hzs.basic.inet;

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 15:56
 * @Version 1.0
 */
public class TalkStudent {
    public static void main(String[] args) {
        // 开启两个线程
        new Thread(
                new TalkSend(7777,9999,"localhost")
        ).start();

        //学生端接受线程端口（服务端口 8888）
        new Thread(
                new TalkReceive(8888,"老师说")
        ).start();
    }
}

4、TalkTeacher.java
package com.hzs.basic.inet;

/**
 * @Author Cherist Huan
 * @Date 2021/6/10 16:04
 * @Version 1.0
 */
public class TalkTeacher {
    public static void main(String[] args) {
        // 开启两个线程
        new Thread(
                new TalkSend(6666,8888,"localhost")
        ).start();

        //老师端接受线程端口（服务端口 9999）
        new Thread(
                new TalkReceive(9999,"学生说")
        ).start();
    }
}

2.5 对比总结

Java网络编程中，TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是两种主要的传输层协议。它们各有特点和适用场景。

TCP传输

特点：

  1. 面向连接：TCP在传输数据之前需要先建立连接，传输完成后需要断开连接。
  2. 可靠传输：TCP通过序列号、确认应答、超时重传等机制确保数据的可靠传输。
  3. 流量控制：TCP通过滑动窗口机制进行流量控制，避免发送方发送速率过快导致接收方处理不过来。
  4. 拥塞控制：TCP通过慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复等算法进行拥塞控制，避免网络拥塞。

应用场景：

  • 需要可靠传输的应用，如文件传输、电子邮件等。
  • 对数据传输顺序有要求的应用，如网页浏览、在线视频等。

UDP传输

特点：

  1. 无连接：UDP在传输数据之前不需要建立连接，每个数据报都是一个独立的信息。
  2. 不可靠传输：UDP不保证数据的可靠传输，不进行流量控制和拥塞控制。
  3. 开销小：由于UDP协议简单，传输开销小，适合实时性要求高的应用。

应用场景：

  • 实时性要求高的应用，如音频、视频流等。
  • 允许一定程度上数据丢失的应用，如实时游戏、实时股市行情等。

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