网络通信协议、UDP通信、TCP通信

网络通信协议

网络通信协议有很多种，目前应用最广泛的是TCP/IP协议，它是一个包括TCP协议和IP协议，UDP协议和其它一些协议的协议组。

IP地址和端口号

目前，IP地址广泛使用的版本是IPv4，它是由4个字节大小的二进制数来表示，如：00001010000000000000000000000001。

通常会将IP地址写成十进制的形式，每个字节用一个十进制数字(0-255)表示，数字间用符号“.”分开，如 “192.168.1.100”。

通过IP地址可以连接到指定计算机，但如果想访问目标计算机中的某个应用程序，还需要指定端口号。

在计算机中，不同的应用程序是通过端口号区分的。端口号是用两个字节（16位的二进制数）表示的，它的取值范围是0~65535，其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，用户的普通应用程序需要使用1024以上的端口号，从而避免端口号被另外一个应用或服务所占用。

InetAddress类

代码演示

public class Example01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();
        //主机名+ip地址 SKY-20180615SFM/192.168.1.131
        InetAddress remote = InetAddress.getByName("SKY-20180615SFM");
        System.out.println("本机的IP地址：" + local.getHostAddress());
        System.out.println("oracle的IP地址：" + remote.getHostAddress());
        System.out.println("oracle的主机名为：" + remote.getHostName());
    }
}

UDP协议

UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。（类似电台广播）

UDP传输数据被限制在64K以内。

TCP协议

TCP协议是面向连接的通信协议，即在传输数据前先在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。

“三次握手”连接：

第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认，

第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求，

第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。

二、 UDP通信

UDP是一种面向无连接的协议，因此，在通信时发送端和接收端不用建立连接。

1、DatagramPacket类

UDP通信的过程就像是货运公司在两个码头间发送货物一样。发送和接收的数据，需要使用“集装箱”进行打包，为此JDK中提供了一个DatagramPacket类，该类的实例对象就相当于一个集装箱，用于封装UDP通信中发送或者接收的数据。

构造方法

使用该构造方法在创建DatagramPacket对象时，指定了封装数据的字节数组和数据的大小，没有指定IP地址和端口号。

这样的对象只能用于接收端，不能用于发送端。因为发送端一定要明确指出数据的目的地(ip地址和端口号)，而接收端不需要明确知道数据的来源，只需要接收到数据即可。

使用该构造方法在创建DatagramPacket对象时，不仅指定了封装数据的字节数组和数据的大小，还指定了数据包的目标IP地址（addr）和端口号（port）。

该对象通常用于发送端，因为在发送数据时必须指定接收端的IP地址和端口号，就好像发送货物的集装箱上面必须标明接收人的地址一样。

常用方法：

2、DatagramSocket类

DatagramSocket类的作用就类似于码头，发送“集装箱”，使用这个类的实例对象就可以发送和接收DatagramPacket数据包。

构造方法：

该构造方法用于创建发送端的DatagramSocket对象，在创建DatagramSocket对象时，并没有指定端口号，此时，系统会分配一个没有被其它网络程序所使用的端口号。

该构造方法既可用于创建接收端的DatagramSocket对象，又可以创建发送端的DatagramSocket对象，在创建接收端的DatagramSocket对象时，必须要指定一个端口号，这样就可以监听指定的端口。

常用方法

3、UDP网络程序

UDP发送端与接收端交互图解

代码实例：

UDP完成数据的发送

/*
* 发送端
 * 1,创建DatagramPacket对象，封装数据，接收的地址和端口
 * 2,创建DatagramSocket对象
 * 3,调用DatagramSocket中的send方法，发送数据包
 * 4，关闭资源DatagramSocket
 */
public class UDPSend {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.打包
        //明确发送数据
        byte[] bytes="你好吗?".getBytes();
        //创建DatagramPacket对象，并封装数据
        InetAddress inet=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        //2、装包
        DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length,inet,6666);
        //创建快递公司（创建DatagramSocket对象）
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
        //3、发送
        ds.send(dp);
        //释放资源
        ds.close();
    }
}

UDP完成数据的接收

/*
 * UDP接收端
 *
 * 1,创建DatagramSocket对象，绑定端口号（要和发送端端口号一致）
 * 2,创建字节数组，接收发来的数据
 * 3,创建数据包对象DatagramPacket
 * 4,调用DatagramSocket对象方法receive（DatagramPacket dp）接收数据，数据放在数据包中
 * 5,拆包
      发送的IP地址
          数据包对象DatagramPacket方法getAddress()获取的是发送端的IP地址对象
          返回值是InetAddress对象
      接收到的字节个数
          数据包对象DatagramPacket方法getLength()
      发送方的端口号
          数据包对象DatagramPacket方法getPort()发送端口
 * 6,关闭资源
 */
public class UDPRecieve {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //明确端口号
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket(6666);
        //创建接受数据的字节数组
        byte[] bytes=new byte[1024];
        //创建接受的数据包
        DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
        //接收
        ds.receive(dp);
        //获取接收包的数据
        //谁发来的数据  getAddress()
        InetAddress ipAddress = dp.getAddress();
        String ip = ipAddress.getHostAddress();//获取到了IP地址
        int port=dp.getPort();//获取端口号
        int length=dp.getLength();//获取实时长度
        //显示收到的数据
        String dataStr = new String(bytes,0,length);
        System.out.println("ip地址为："+ip+"端口号为："+port+"发送内容为:"+dataStr ;
        ds.close();//释放资源
    }

}

三、TCP通信

TCP通信是严格区分客户端与服务器端的，在通信时，必须先由客户端去连接服务器端才能实现通信，服务器端不可以主动连接客户端，并且服务器端程序需要事先启动，等待客户端的连接。

在JDK中提供了两个类用于实现TCP程序，一个是ServerSocket类，用于表示服务器端，一个是Socket类，用于表示客户端。

通信时，首先创建代表服务器端的ServerSocket对象，该对象相当于开启一个服务，并等待客户端的连接，然后创建代表客户端的Socket对象向服务器端发出连接请求，服务器端响应请求，两者建立连接开始通信。

1、ServerSocket类

该类的实例对象可以实现一个服务器段的程序

构造方法

使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上（参数port就是端口号）。

常用方法

ServerSocket对象负责监听某台计算机的某个端口号，在创建ServerSocket对象后，需要继续调用该对象的accept()方法，接收来自客户端的请求。当执行了accept()方法之后，服务器端程序会发生阻塞，直到客户端发出连接请求，accept()方法才会返回一个Scoket对象用于和客户端实现通信，程序才能继续向下执行。

2、 Socket类

构造方法

使用该构造方法在创建Socket对象时，会根据参数去连接在指定地址和端口上运行的服务器程序，其中参数host接收的是一个字符串类型的IP地址。（常用方法）

该方法使用上与上一个类似，参数address用于接收一个InetAddress类型的对象，该对象用于封装一个IP地址。

常用方法

在Socket类的常用方法中，getInputStream()和getOutStream()方法分别用于获取输入流和输出流。当客户端和服务端建立连接后，数据是以IO流的形式进行交互的，从而实现通信。

3、 简单的TCP网络程序

要实现TCP通信需要创建一个服务器端程序和一个客户端程序，为了保证数据传输的安全性，首先需要实现服务器端程序。

实现服务器端程序

/* 1,创建服务器ServerSocket对象（指定服务器端口号）
 * 2，开启服务器了，等待客户端的连接，当客户端连接后，可以获取到连接服务器的客户端Socket对象
 * 3,给客户端反馈信息
 * 4,关闭流资源
 */
public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建服务器套接字（ServerSocket）
        ServerSocket server=new ServerSocket(7776);
        //调用accept方法与客户端创建连接，当客户端连接后，可以获取到连接服务器的客户端Socket对象
        Socket socket=server.accept();
        //获取客户端的输入流
        InputStream in=socket.getInputStream();
        //创建接收数据的字符数组
        byte[] bytes=new byte[1024];
        //写入
        int len=in.read(bytes);
         //显示收到的数据
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        //服务器给客户端回复
        //获取客户端的输出流
        OutputStream out =socket.getOutputStream();
        //反馈给客户端信息
        out.write("收到！".getBytes());
        server.close();//服务器流 通常都是不关闭的
    }

}

编写客户端程序。

 /*
 *OutputStream   getOutputStream() 返回套接字的输出流
 *    作用：将数据输出，输出到服务器
 *    InputStream   getInputStream() 返回套接字的输入流
 *    作用：从服务器端读取数据

 *    客户端服务器数据交换，必须使用套接字对象Socket中的获取的IO流，自己new流，不行
 */
public class TCOClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建Socket对象，连接服务器（指定要连接的服务器地址与端口号）
        Socket socket=new Socket("127.0.0.1",7776);
        //通过客户端套接字对象Socket，中的获取字节输出流的方法
        OutputStream out=socket.getOutputStream();
        //将数据写向服务器
        out.write("服务器你好".getBytes());
        //接收服务器回复
        InputStream in=socket.getInputStream();
        byte[] bytes=new byte[1024];
        int len=in.read(bytes);
                //显示接收内容
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
        //释放资源
        socket.close();
    }
}