JavaEE & 网络编程示例1 & UDP套接字数据报编程 ==> 一发一收
1. 协议分层（回顾）
应用层
应用程序所在（程序员），数据的用途
传输层
关注传输过程的起点和终点
网络层
负责整个传输过程的路径规划
数据链路层
针对两个相邻节点之间的数据传输
物理层
硬件设备，基础设施
对于2 和 3 是操作系统内核封装的
对于4 和 5 是硬件和驱动控制的
一般程序员只需要关注1 和 2 即可~
毕竟 1 要传出去或者接受要经过 2
2. 套接字 Socket
程序员编写网络程序主要编写的是应用层代码
那么，我们就需要第下层协议的提供服务，即 应用层调用传输层提供的API
socket API，网络编程的重要API
socket - 插座，不要纠结名词，用就是了~
这些API是C / C++ 风格的，因为操作系统本身就是C / C++ 写的
JDK针对这些API，封装成Java风格的API
Java程序员这需要正常使用这些API就足够了~
系统给咱们提供了两组socket API
基于UDP的API
基于TCP的API
Destination User Prompter
Transmission Control Protocol
2.1 UDP与TCP两组协议的主要区别
这两个协议有各自的特点~
当然还有其他特点，不做细讲~
2.1.1 UDP无连接，TCP有链接
连接：是一种抽象的连接
就比如说谈恋爱和结婚，结婚就是一种有效的抽象连接
通信双方都隆重地记录了对方的信息~
如果我们的两台机器在通信的时候，需要单独保存记录两台机器的信息就是有连接，不需要则是无连接
注意：不代表无连接就没用到对方的信息，而是只是用到，就仅仅是用到
短期恋爱~
小例子：
DUP无连接
发送就完事了，不需要连接
TCP有连接：
先连接才能通信
2.1.2 UDP不可靠传输，TCP可靠传输
可靠传输 不代表百分百能够有效传输，但是会尽力的传输~！
传没传成功，是可以心知肚明的
不可靠传输 则代表，“无所谓，你收不到不是我的锅“
以上面的那个例子继续说：
DUP不可靠传输
我发了就发了，并不在意对方收没收到
我还记得我高中的时候，老人机发短信给我老爸，叫他来学校载我，结果我不知道我爸没收到，导致我等了2 - 3小时 T.T
TCP可靠传输
不说每次都能通信，但是我一定能知道有没有成功
2.1.3 UDP面向数据报，TCP面向字节流
这个跟IO操作的字符流字节流是相似的~
TCP面向字节流：
数据传输以字节为基本单位，读写方便灵活
不在本章讲解
UDP面向数据报：
数据运算是以一个UDP数据报为基本单位（待会儿的重点）
读写操作不大灵活
2.1.4 UDP与TCP 全双工
单双工：一条路径，单向通信
一边通信完了，另一边才能过去
全双工：一条路径，双向通信
这一边朝另一边，另一边朝这一边，是不需要等的
除非另一边需要这一边的数据作为前提~
例如马路：
对于单双工
对于全双工
则很有秩序~
而两种协议都是全双工的，所以不用操心~
3. 网络编程示例1 ==> 一发一收
UDP要比TCP简单，先难后易
接受新知识的过程可能会很困难，但是这也算是固定写法
熟练最重要！！！
TCP将在后续文章讲到！
这是本文章重点！
3.1 DatagramSocket 与 DatagramPacket
Socket ==> 数据报的Socket对象
Packet ==> 这个对象就是一个UDP数据报
DUP数据运算的基本单位
3.1.1 Socket对象
在文件操作系统中，在文件操作的 时候提到，不是目录不是普通文件的文件
这样特殊的文件有很多，其中就有socket文件
而一个Socket对象就对应一个socket文件~
而socket文件并非对应到硬盘的某一个存储区，而是对应到网卡的一个硬件设备
打开命令行(win + R + cmd)输入ipconfig：
有线网卡
无线网卡：
一般网卡都是集成在主板上面的
文件：
广义：指代系统资源
计算机上的 软件 / 硬件
操作系统的基本设计思想： “一切皆文件”【简化逻辑】
狭义：指代硬盘上的一块数据存储区域
所以，要相进行网络通信，就需要socket文件对应的这个对象(内存中的变量)去搞事情，从而间接操控网卡
输入信息到Socket对象里，就相当于输入信息到socket文件里，就相当于通过网卡发送信息
提取Socket对象里的信息，就相当于读取socket文件里的信息，就相当于通过网卡接受信息
3.1.2 DatagramSocket的一些方法
方法名 方法说明
DatagramSocket() 创建一个Socket，绑定本机任意一个空闲的端口
DatagramSocket(int port) 创建一个Socket，绑定指定的端口（port）
对于不带参数的构造方法，一般用于客户端
系统分配一个端口~
对于待参数的构造方法，一般用于服务端
小例子：
方法名 方法说明
void receive(DatagramPacket p) 接受数据报并读取到已有数据报
void send(DatagramPacket p) 发送数据报
void close() 关闭socket文件（避免文件资源泄露，但是很少有关闭的时候，这也符合实际情况）
不纸上谈兵了，等一下实战你就懂了！
3.1.3 DatagramPacket的一些方法
本体：
方法名 方法说明
DatagramPacket(byte[] buf, int length) 成员buf取参数字节数组的头开始，长度length的部分
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress address) 成员buf取参数为字节数组的头开始长度length的部分，并且传入offset(缓冲区偏移量)和socket地址
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port) 成员buf取参数为字节数组的头开始长度length的部分，并传入包装IP的InetAddress对象，和端口号
对于不带地址的版本：一般就是接受消息的
对于带地址的版本：一般就是用来发送消息的
这个地址包括目的地的IP和端口号~
IP — 确认电脑
端口号port — 确定应用程序
对于第三个构造方法，一般也用于发送信息给服务器的~
InetAddress是对服务器IP地址的包装
端口号代表服务器程序所在的“位置”
方法名 方法说明
InetAddress getAddress() 获取客户端or服务器的IP地址
int getPort() 获取客户端or服务器的端口号
byte[] getData() 获取数据报里的数据
不纸上谈兵了，等一下实战你就懂了！
3.2 基于UDP 的 Socket 写一个简单的客户端服务器程序
回显服务器（echo server）
即，客户端发起的请求，服务器响应一个一模一样的响应
请求就是“没有请求”
就像这样，老板没给我做，给我回了句一模一样的话
接下来就是书写代码的环节了！
第一遍不懂很正常，最终的总结分析可能会对你有很大帮助！
3.2.1 服务器
三个核心工作：
读取请求并解析
根据请求求得对应响应（回显服务器 无此操作）
把响应返回给客户端
构建一个Socket对象
写一个构造方法
服务器的固定端口！
要处理异常，因为并不是每一次都能绑定成功对应的端口号~
此端口号被占用，就会出错!
在一个主机里，一个端口在同一时刻只能被一个进程绑定
public UDPEchoServer(int port) throws SocketException { this.socket = new DatagramSocket(port); }
启动服务器的主方法
public void start() { System.out.println("启动服务器成功"); //服务器一直工作 或者 等待客户端请求 //所以说才很少关闭~ while(true) { //做那三件事！ } }
3.2.1.1 读取请求并解析
再次重点强调【数据报】是什么
数据报是一个对象，而服务器要响应的是里面的【数据String】~
数据报为了确定发送对象和确定身份，增加了很多属性和东西~
而我们只需要用socket对象与网卡进行联系，这样就能实现应用层和传输层的数据交换~
而UDP协议，数据传输的基本单位就是【数据报】！
public void start() throws IOException { System.out.println("启动服务器成功"); //服务器一直工作 或者 等待客户端请求 while(true) { DatagramPacket request = new DatagramPacket(new byte[1024], 1024); //**************** 自带饭盒 **************** socket.receive(request);//request --- 载体 //io操作都可能会有IOException异常 //盛饭，从网卡里面拿的请求，将其录入已存在的数据报里 String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength()); } }
Java中的“二进制数据”，可以通过这样构造字符串去解析~
解析utf8编码 -------- 三个字节 ==> 一个字符
解析二进制数据不要与unicode混了~
Unicode跟char类型有关~ 两个字节
死循环是因为一个服务器无时无刻都要尝试获取请求~
输出型参数：
指的是方法并没有返回一个值，而是将值录入到参数里。起到返回的作用
不用申请多的空间，也不需要拷贝一份返回并修改原指向
例如Set的对象里有一个toArray(T[] ts)方法
这个方法也用到了输出型参数
再例如字符串转字符数组：
public String process(String request) { //回显服务器直接返回原值~ return request; }
此时，如果还没有客户端发来的数据，咋办？
receive阻塞等待就行了
直到客户端发来请求
有点类似于阻塞队列~
3.2.1.2 计算请求信息为响应信息
String response = process(request); //计算该字符串的响应
3.2.1.3 将响应信息打包成【数据报】
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length, requestPacket.getSocketAddress());
getSocketAddress ==> 数据报里的客户端主机IP * 传给客户端得转化为数据报才行 * 而计算数据报的信息计算只能以字符串为对象 3.2.1.4 响应数据报信息发送给客户端 socket.send(responsePacket); //发送数学报，数据报有客户端的信息，所以可以具体的转发到对方机器 //响应
3.2.1.5 打印日志
System.out.printf("客户端[%s, %d], 发来请求[request]:%s, 其将收到响应[response]:%s\n", requestPacket.getAddress(), requestPacket.getPort(), request, response);
3.2.1.6 图片分析
3.2.2 客户端
三个核心工作：
输入台输入请求核心信息，并打包成数据报
发送数据报给服务器
等待服务器响应
public class UDPEchoClient { private DatagramSocket socket = null; private String serverIP; private int serverPort; }
客户端一些必备的属性
自己的socket对象，只不过端口号可以随机~
服务器的IP和端口 — 决定了发送请求的对象！
//确定服务器 public UDPEchoClient(String serverIP, int serverPort) throws SocketException { this.socket = new DatagramSocket(); this.serverIP = serverIP; this.serverPort = serverPort;
构造方法~
传入服务器信息~
socket对象本身就自动获得该机器的IP
经过socket对象的方法，数据报也会染上socket对象的信息也就是发送方的信息~
也就是说
在服务器视角，收到的请求数据报是有客户端的地址的，而客户端发出需要有服务器的地址
在客户端视角，收到的响应数据报是有服务器的地址的，而服务器发出需要有客户端的地址
socket对象操作默认填入socket对象的信息~
3.2.2.1 控制台输入请求
public void start() throws IOException { //客户端输入信息 Scanner scanner = new Scanner(System.in); while(true) { System.out.print("-> "); String request = scanner.nextLine(); //next方法以空格或者回车分割！ //控制台输入数据报的【主信息】 } }
死循环 ==> 客户端无时无刻都可以发送请求
3.2.2.2 请求信息打包成【数据报】
现在可没有现成的数据报来获取IP和端口号地址~
这里需要可以利用这个构造方法~
InetAddress对象就是IP的一种包装~
InetAddress.getByName，打包对应的IP地址
这里传入了serverIP，即服务器IP
不用理解太深，用就是了
DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(), request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIP), serverPort); //打包信息成数据报 //根据ip打包成InetAddress对象
3.2.2.3 通过socket对象将【数据报】发送给服务器
socket.send(requestPacket); //发送给服务器
3.2.2.4 等待服务器响应
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[1024], 1024); //等待服务器返回响应 //而两个机器之间是通过数据报传输 socket.receive(responsePacket);
做好“饭盒” - 【空数据报】，服务器一旦返回响应，就接下~
同样的，服务器返回前，要阻塞等待~
3.2.2.5 提取数据报信息并打印日志
String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength()); //获取数据报里面的响应信息！ System.out.printf("服务器[%s, %d], 收到请求[request]:%s, 发来响应[response]:%s\n", serverIP, serverPort, request, response); //打印日志
获取【数据报】里的“核心数据”，做成字符串~
3.2.2.6 图片分析
3.2.3 测试与总结
在服务器里，有一个main线程：
public static void main(String[] args) throws IOException { UDPEchoServer udpEchoServer = new UDPEchoServer(9090); udpEchoServer.start(); }
在客户端也有一个main线程：
public static void main(String[] args) throws IOException { UDPEchoClient udpEchoClient = new UDPEchoClient("10.61.10.239", 9090); udpEchoClient.start(); }
对，没错，这是两个进程！
服务器端口号9090是我随便给的！
要对应好！
服务器IP要自己去找！
win + R + cmd + ipconfig
运行测试：
总结图示：
当然可以将服务器打包成jar包导入你的虚拟机
那么别人就可能通过客户端代码发送请求给你了~
不做演示~
3.3 socket文件怎么存储数据的
