【JavaEE初阶】网络编程基础与Socket套接字

水深无声 2024-04-17 10:33 129阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  ?网络编程基础
 *   *  ?为什么需要网络编程？
     *  ?什么是网络编程？
     *  ?网络编程中的基本概念
     *   *  ?发送端和接收端
         *  ?请求和响应
         *  ?客户端和服务端
         *  ?常见的客户端服务端模型
 *  ?Socket套接字
 *   *  ?概念
     *  ?分类
     *  ?Java数据报套接字通信模型
     *  ?Java流套接字通信模型
     *  ?Socket编程注意事项
 *  ⭕总结

## ?网络编程基础 ##

### ?为什么需要网络编程？ ###

用户在浏览器中，打开在线视频网站，如腾讯看视频，实质是通过网络，获取到网络上的一个视频资源。  
![在这里插入图片描述][b8102ba463df4edd999a5e4f4b981da0.png]  
与本地打开视频文件类似，只是视频文件这个资源的来源是网络。

相比本地资源来说，网络提供了更为丰富的网络资源：  
![在这里插入图片描述][06414a7fd6404c1090e0e28f2a8b2643.png]  
所谓的网络资源，其实就是在网络中可以获取的各种数据资源。

而所有的网络资源，都是通过网络编程来进行数据传输的。

### ?什么是网络编程？ ###

网络编程，指网络上的主机，通过不同的进程，以编程的方式实现网络通信（或称为网络数据传输）。

![在这里插入图片描述][09eaec1f3e2a493eae133bfac6ef7860.png]  
当然，我们只要满足进程不同就行；所以即便是同一个主机，只要是不同进程，基于网络来传输数据，也属于网络编程

特殊的情况，对于开发来说，在条件有限的情况下，一般也都是在一个主机中运行多个进程来完成网络编程。

但是，我们一定要明确，我们的目的是提供网络上不同主机，基于网络来传输数据资源：

*  进程A：编程来获取网络资源
 *  进程B：编程来提供网络资源

![在这里插入图片描述][412f3919b00a4d1fbe4fd84c9158e69d.png]

### ?网络编程中的基本概念 ###

关于网络编程中涉及到的一些基本概念我们有必要了解一下

#### ?发送端和接收端 ####

在一次网络数据传输时：

发送端：数据的发送方进程，称为发送端。发送端主机即网络通信中的源主机。  
接收端：数据的接收方进程，称为接收端。接收端主机即网络通信中的目的主机。  
收发端：发送端和接收端两端，也简称为收发端。

注意：发送端和接收端只是相对的，只是一次网络数据传输产生数据流向后的概念  
![在这里插入图片描述][677f86fe9b20422ab283659ddbb3bbab.png]

#### ?请求和响应 ####

一般来说，获取一个网络资源，涉及到两次网络数据传输：

*  第一次：请求数据的发送
 *  第二次：响应数据的发送。

好比在快餐店点一份炒饭：

*  先要发起请求：点一份炒饭
 *  再有快餐店提供的对应响应：提供一份炒饭

![在这里插入图片描述][18f4ad8bc06a4c69a8ce1439d1951f3f.png]

#### ?客户端和服务端 ####

服务端：在常见的网络数据传输场景下，把提供服务的一方进程，称为服务端，可以提供对外服务。

客户端：获取服务的一方进程，称为客户端。

对于服务内容来说，一般是提供以下几种：

*  客户端获取服务资源  
    ![在这里插入图片描述][b1eb3888d2204eff943cd86b79f52cde.png]
 *  客户端保存资源在服务端  
    ![在这里插入图片描述][0f29ff3f9c9d4422ba3c18c43b194eef.png]

好比在银行办事：

*  银行提供取款服务：用户（客户端）获取服务端资源（银行替用户保管的现金）
 *  银行提供存款服务：用户（客户端）保存资源（现金）在银行（服务端）

#### ?常见的客户端服务端模型 ####

最常见的场景，客户端是指给用户使用的程序，服务端是提供用户服务的程序：

1.  客户端先发送请求到服务端
2.  服务端根据请求数据，执行相应的业务处理
3.  服务端返回响应：发送业务处理结果
4.  客户端根据响应数据，展示处理结果（展示获取的资源，或提示保存资源的处理结果）  
    ![在这里插入图片描述][d08cbf1c6289459d84b63617f08b5073.png]

## ?Socket套接字 ##

### ?概念 ###

Socket套接字，是由系统提供用于网络通信的技术，是基于TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程

### ?分类 ###

Socket套接字主要针对传输层协议划分为如下三类：

1.  流套接字：使用传输层TCP协议

TCP，即Transmission Control Protocol（传输控制协议），传输层协议。

以下为TCP的特点（细节请关注博主后续创作）：

>  *  有连接
>  *  可靠传输
>  *  面向字节流
>  *  有接收缓冲区，也有发送缓冲区
>  *  大小不限

对于字节流来说，可以简单的理解为，传输数据是基于IO流，流式数据的特征就是在IO流没有关闭的情  
况下，是无边界的数据，可以多次发送，也可以分开多次接收

1.  数据报套接字：使用传输层UDP协议

UDP，即User Datagram Protocol（用户数据报协议），传输层协议。

以下为UDP的特点（细节请关注博主后续创作）：

>  *  无连接
>  *  不可靠传输
>  *  面向数据报
>  *  有接收缓冲区，无发送缓冲区
>  *  大小受限：一次最多传输64k

对于数据报来说，可以简单的理解为，传输数据是一块一块的，发送一块数据假如100个字节，必须一次发送，接收也必须一次接收100个字节，而不能分100次，每次接收1个字节。

1.  原始套接字

原始套接字用于自定义传输层协议，用于读写内核没有处理的IP协议数据

关于原始套接字博主不会详细介绍，有兴趣的小伙伴可以自己区了解一下。

### ?Java数据报套接字通信模型 ###

java中使用UDP协议通信，主要基于 DatagramSocket 类来创建数据报套接字，并使用

DatagramPacket 作为发送或接收的UDP数据报。对于一次发送及接收UDP数据报的流程如下：

![在这里插入图片描述][ad0c9e9293b441f08cea75d628ca3a09.png]  
以上只是一次发送端的UDP数据报发送，及接收端的数据报接收，并没有返回的数据。也就是只有请求，没有响应。对于一个服务端来说，重要的是提供多个客户端的请求处理及响应，流程如下：  
![在这里插入图片描述][d8f9024c80ef4d2b80f291e45f142710.png]

### ?Java流套接字通信模型 ###

![在这里插入图片描述][59d5576c9b7247c0b3a7fc7cd553ab73.png]

### ?Socket编程注意事项 ###

![在这里插入图片描述][6bf480e3e3e74d0d93b6bb6b886a81d8.png]

1.  客户端和服务端：开发时，经常是基于一个主机开启两个进程作为客户端和服务端，但真实的场景，一般都是不同主机。
2.  注意目的IP和目的端口号，标识了一次数据传输时要发送数据的终点主机和进程
3.  Socket编程我们是使用流套接字和数据报套接字，基于传输层的TCP或UDP协议，但应用层协议，也需要考虑，这块我们在后续来说明如何设计应用层协议。
4.  关于端口被占用的问题  
    如果一个进程A已经绑定了一个端口，再启动一个进程B绑定该端口，就会报错，这种情况也叫端口被占用。对于java进程来说，端口被占用的常见报错信息如下：  
    ![在这里插入图片描述][ffeb280ef22a4f8099ee8485d507fad5.png]

*  此时需要检查进程B绑定的是哪个端口，再查看该端口被哪个进程占用。以下为通过端口号查进程  
    的方式：  
    在cmd输入 netstat -ano | findstr 端口号 ，则可以显示对应进程的pid。如以下命令显示了8888进程的pid  
    ![在这里插入图片描述][f12a8e5cba6a4ceebefa10810e6d557e.png]
 *  在任务管理器中，通过pid查找进程  
    ![在这里插入图片描述][6a64568b41474307b5b2e1da0aaa86ef.png]

***解决端口被占用的问题***：

*  如果占用端口的进程A不需要运行，就可以关闭A后，再启动需要绑定该端口的进程B
 *  如果需要运行A进程，则可以修改进程B的绑定端口，换为其他没有使用的端口。

## ⭕总结 ##

关于《【JavaEE初阶】 网络编程基础与Socket套接字简介》就讲解到这儿，感谢大家的支持，欢迎各位留言交流以及批评指正，如果文章对您有帮助或者觉得作者写的还不错可以点一下关注，点赞，收藏支持一下！

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