java中tcp和udp有什么区别 - 面试宝典

柔情只为你懂 2023-10-15 11:49 74阅读 0赞

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**目录**

讲解

代码

--------------------

# 讲解 #

在Java中，TCP和UDP是两种不同的传输协议，它们之间有以下区别：

1.  连接性：TCP是面向连接的协议，而UDP是无连接的协议。TCP建立连接、传输数据和断开连接都需要一定的时间和资源，而UDP直接发送数据包，不需要建立连接。
2.  可靠性：TCP提供可靠的数据传输，确保数据按照顺序到达目的地，并且能够检测和纠正丢失或损坏的数据包。UDP不提供可靠性，发送的数据包可能会丢失、重复、乱序或损坏，接收方无法得知。
3.  效率：由于TCP需要建立连接和维护状态信息，因此在传输效率方面相对较低。而UDP没有这些开销，传输效率较高。
4.  数据包大小：TCP将数据分割为较小的数据包进行传输，且每个数据包都有序号。UDP允许发送较大的数据包，但超过MTU（最大传输单元）时需要进行分片。
5.  使用场景：TCP适用于要求数据可靠性和顺序性的应用，如HTTP、FTP、SMTP等。UDP适用于实时性要求较高、丢失少许数据不影响的应用，如音视频传输、实时游戏等。 总结来说，TCP提供可靠的、面向连接的传输，适用于数据完整性和顺序性较重要的应用；UDP提供无连接的、不可靠的传输，适用于实时性要求较高的应用。选择使用哪种传输协议应根据具体的应用需求来决定。

# 代码 #

**历史：** TCP（Transmission Control Protocol）是一种可靠的、面向连接的传输层协议，它最早由美国国防部高级研究计划署（ARPA）在20世纪70年代末和80年代初的互联网研究中开发。最初的版本是由Vint Cerf和Bob Kahn等人设计的，成为TCP/IP协议族的一部分。 TCP最早被用于ARPANET（互联网的前身）上，随着互联网的迅速发展，TCP也逐渐成为互联网上最重要的协议之一。随后，TCP经过多次改进和扩展，形成了现代TCP/IP协议族，成为互联网的基础协议之一。 **原理：** TCP是一种面向连接的协议，它的主要原理如下：

1.  **三次握手建立连接：** 在TCP通信开始之前，客户端和服务器需要进行三次握手来建立连接。首先，客户端发送一个SYN（同步）报文给服务器，服务器收到后回复一个SYN-ACK（同步-确认）报文，最后客户端再回复一个ACK（确认）报文。通过三次握手，双方确认了彼此的发送和接收能力，建立了可靠的连接。
2.  **可靠数据传输：** 一旦连接建立，TCP通过以下方式来保证数据的可靠传输：
    
     *  **序列号和确认机制：** TCP将每个数据段进行编号，并使用确认机制确保数据的有序到达。接收方会发送确认报文来告知发送方已经成功接收到数据。
     *  **滑动窗口机制：** TCP使用滑动窗口来控制发送方和接收方的数据流量。发送方将数据分为多个数据段，并根据接收方的反馈来动态调整发送速率。
     *  **超时重传：** 如果发送方在一定时间内没有收到接收方的确认信息，就会重传相应的数据段，确保数据的可靠到达。
3.  **拥塞控制：** TCP通过拥塞控制算法来避免网络拥塞和资源浪费。TCP会根据网络的拥塞程度动态调整发送速率，避免过多的数据注入网络导致拥塞。
4.  **连接的释放：** 当数据传输完毕或者不再需要连接时，TCP使用四次挥手来关闭连接。首先，一方发送一个FIN（结束）报文，另一方收到后回复一个ACK报文。然后另一方发送一个FIN报文，再次收到ACK报文后，连接被彻底关闭。 TCP的特点是可靠性和有序性，在互联网通信中被广泛使用。它的设计目标是在不可靠的网络环境下提供可靠的数据传输，确保数据的完整性和正确性。尽管TCP存在一定的延迟和开销，但它在网络通信中的重要性不可忽视。

以下是Java中使用TCP和UDP进行网络通信的简单示例代码：

TCP示例代码：

javaCopy code// 服务器端
    import java.io.*;
    import java.net.*;
    public class TCPServer {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                // 创建服务器Socket，监听指定端口
                ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
                
                // 等待客户端连接
                Socket socket = serverSocket.accept();
                
                // 获取输入输出流
                BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
                
                // 读取客户端发送的数据
                String message = in.readLine();
                System.out.println("收到客户端消息：" + message);
                
                // 发送响应给客户端
                out.println("Hello, client!");
                
                // 关闭连接
                socket.close();
                serverSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    // 客户端
    import java.io.*;
    import java.net.*;
    public class TCPClient {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                // 创建客户端Socket，指定服务器地址和端口
                Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
                
                // 获取输入输出流
                BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
                
                // 发送数据给服务器
                out.println("Hello, server!");
                
                // 读取服务器响应
                String response = in.readLine();
                System.out.println("收到服务器消息：" + response);
                
                // 关闭连接
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

UDP示例代码：

javaCopy code// 服务器端
    import java.io.*;
    import java.net.*;
    public class UDPServer {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                // 创建DatagramSocket，监听指定端口
                DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket(8888);
                
                // 创建接收数据的字节数组
                byte[] receiveData = new byte[1024];
                
                // 创建接收数据的DatagramPacket
                DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);
                
                // 接收数据
                serverSocket.receive(receivePacket);
                
                // 解析数据
                String message = new String(receivePacket.getData());
                System.out.println("收到客户端消息：" + message);
                
                // 发送响应给客户端
                InetAddress clientAddress = receivePacket.getAddress();
                int clientPort = receivePacket.getPort();
                byte[] sendData = "Hello, client!".getBytes();
                DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendData, sendData.length, clientAddress, clientPort);
                serverSocket.send(sendPacket);
                
                // 关闭连接
                serverSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    // 客户端
    import java.io.*;
    import java.net.*;
    public class UDPClient {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                // 创建DatagramSocket
                DatagramSocket clientSocket = new DatagramSocket();
                
                // 创建发送数据的字节数组
                byte[] sendData = "Hello, server!".getBytes();
                
                // 创建发送数据的DatagramPacket
                InetAddress serverAddress = InetAddress.getByName("localhost");
                int serverPort = 8888;
                DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendData, sendData.length, serverAddress, serverPort);
                
                // 发送数据
                clientSocket.send(sendPacket);
                
                // 创建接收数据的字节数组
                byte[] receiveData = new byte[1024];
                
                // 创建接收数据的DatagramPacket
                DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);
                
                // 接收数据
                clientSocket.receive(receivePacket);
                
                // 解析数据
                String response = new String(receivePacket.getData());
                System.out.println("收到服务器消息：" + response);
                
                // 关闭连接
                clientSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

以上代码仅作为简单示例，实际应用中需要进行异常处理、错误检查等。

TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）是两种常用的网络传输协议，它们有以下区别：

连接性：

*  TCP是面向连接的协议，通过三次握手建立连接，保证数据传输的可靠性和顺序性。
 *  UDP是无连接的协议，不需要建立连接，数据传输不可靠且无序。

可靠性：

*  TCP提供可靠的数据传输，通过确认、重传和流量控制等机制保证数据的正确性。
 *  UDP不提供可靠性保证，数据可能丢失或乱序。

速度和效率：

*  TCP的可靠性机制会增加传输延迟和额外的开销，相对较慢。
 *  UDP不需建立连接和维护状态，传输速度较快，效率较高。

以下是TCP和UDP的示例代码： TCP示例代码：

javaCopy codeimport java.io.*;
    import java.net.*;
    public class TCPServer {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
            System.out.println("TCP Server is running...");
            
            while (true) {
                Socket socket = serverSocket.accept();
                System.out.println("Accepted connection from: " + socket.getInetAddress());
                
                BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                PrintWriter writer = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
                
                String message = reader.readLine();
                System.out.println("Received message: " + message);
                
                String response = "Server response: " + message.toUpperCase();
                writer.println(response);
                writer.flush();
                
                socket.close();
            }
        }
    }
    import java.io.*;
    import java.net.*;
    public class TCPClient {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            String serverIP = "127.0.0.1";
            int serverPort = 8888;
            
            Socket socket = new Socket(serverIP, serverPort);
            System.out.println("Connected to server: " + socket.getInetAddress());
            
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            PrintWriter writer = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
            
            String message = "Hello, server!";
            writer.println(message);
            writer.flush();
            
            String response = reader.readLine();
            System.out.println("Server response: " + response);
            
            socket.close();
        }
    }

**历史：** UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的传输层协议，最初由美国国防部高级研究计划署（ARPA）在20世纪70年代末和80年代初的互联网研究中开发。UDP最早被用于ARPANET（互联网的前身）上，随着互联网的发展，UDP成为互联网上最重要的协议之一。 UDP的设计目标是提供一种简单、高效的数据传输方式，适用于一些不需要可靠性和有序性的应用场景。UDP与TCP一起构成了TCP/IP协议族的基础。 **原理：** UDP是一种无连接的协议，它的主要原理如下：

1.  **无连接性：** UDP不需要在传输数据之前建立连接，发送方可以直接将数据报文发送给接收方。这意味着UDP的开销较小，传输效率较高。
2.  **不可靠性：** UDP不保证数据的可靠传输，它不提供重传机制和确认机制。发送方一旦将数据发送出去，就不再关心数据是否到达接收方，也不会进行重传操作。
3.  **简单性：** UDP的头部较小，只包含源端口号、目标端口号、长度和校验和等基本信息。相比之下，TCP的头部较为复杂，包含了序列号、确认号、窗口大小等更多的控制信息。
4.  **快速性：** 由于UDP的无连接性和简单性，它的处理速度较快。在一些实时性要求较高的应用中，如音频、视频等流媒体传输，UDP常常被使用。
5.  **广播和多播支持：** UDP支持广播和多播传输，可以将数据同时发送给多个接收方，适用于一些需要广播或者组播功能的应用。 UDP的特点是简单、快速和无连接性，适用于一些实时性要求高、数据可靠性要求较低的应用场景。尽管UDP在数据传输过程中存在一定的丢包和错误，但它的开销较小，传输效率较高，被广泛应用于一些实时音视频传输、在线游戏、DNS解析等领域。

UDP示例代码：

javaCopy codeimport java.io.*;
    import java.net.*;
    public class UDPServer {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket(8888);
            System.out.println("UDP Server is running...");
            
            byte[] buffer = new byte[1024];
            
            while (true) {
                DatagramPacket receivedPacket = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
                serverSocket.receive(receivedPacket);
                
                String message = new String(receivedPacket.getData(), 0, receivedPacket.getLength());
                System.out.println("Received message: " + message);
                
                InetAddress clientAddress = receivedPacket.getAddress();
                int clientPort = receivedPacket.getPort();
                
                String response = "Server response: " + message.toUpperCase();
                byte[] responseBytes = response.getBytes();
                
                DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(responseBytes, responseBytes.length, clientAddress, clientPort);
                serverSocket.send(responsePacket);
            }
        }
    }
    import java.io.*;
    import java.net.*;
    public class UDPClient {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            String serverIP = "127.0.0.1";
            int serverPort = 8888;
            
            DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
            System.out.println("Connected to server: " + socket.getLocalAddress());
            
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            
            while (true) {
                String message = reader.readLine();
                byte[] messageBytes = message.getBytes();
                
                InetAddress serverAddress = InetAddress.getByName(serverIP);
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(messageBytes, messageBytes.length, serverAddress, serverPort);
                
                socket.send(packet);
                
                byte[] buffer = new byte[1024];
                DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
                socket.receive(responsePacket);
                
                String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength());
                System.out.println("Server response: " + response);
            }
            
            socket.close();
        }
    }

注意：示例代码中的IP地址和端口号仅作为示例，实际使用时需要根据情况进行修改。

[3acfd6060366a2861e828ba68a2d9ad6.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/3acfd6060366a2861e828ba68a2d9ad6.png