网络编程套接字(1)

网络编程基础

为什么需要网络编程? --丰富的网络资源

用户在浏览器中,打开在线视频网站,如优酷看视频,实质通过网络,获取到网络上的一个视频资源

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.

相比于本地资源来说,网络提供了更为丰富的网络资源:

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). 

当然,我们只要满足进程不同就行;所以即使是同一个主机,只要是不同的进程,基于网络来传输数据,也属于网络编程. 

特殊的,对于开发来说,在条件有限的情况下,一般也是在一个主机中运行多个进程来实现网络编程.

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.

网络编程中的基本概念

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:发送端和接收端是相对的,只是一次网络传输产生数据流向后的概念.

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:

先发起请求:点一份炒饭,再有快餐店提供对应响应:提供一份炒饭.

客户端与服务端

服务端:在常见网络数据传输的场景下,把提供服务的一端进程,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.(注:同一个程序在不同场景下,可能是客户端也可能是服务器). 

对于服务来说,一般是提供:

客户端获取服务资源

客户端保存资源在服务端

 

好比在银行办事:

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).

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) 

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,执行响应的业务处理

3.服务器返回响应: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)

服务器的基本流程

主循环(处理若干个请求)

1.读取请求并解析,receive读数据,把读的构成String.

2.根据请求构造响应.具体业务逻辑的体现(此处暂不涉及)

3.把响应返回给客户端,send要发给数据报中就包含上述ip与端口

客户端主要流程

主循环(从用户这路读取输入)

1.读取用户在控制台输入的字符串.

2.通过send把请求发给服务器

(服务器操作~~)

3.通过receive把服务器返回的响应读取出来.把数据显示到界面上. 

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分为如下三类:

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(有些细节后面会讲):

有连接

可靠传输(主要是指发的数据到没到,发送方能清楚感知.)

面向字节流

有接收缓冲区和发送缓冲区

大小不限

全双工(全双工:一个信道,可以双向通信;半双工:一个信道,只能单向通信)

对于字节流来说,可以简单理解为,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.(网络传输的基本单位是字节)

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:

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,可以简单地理解为,传输数据是一块一块的,发送一块数据假如100字节,必须一次发送,接收也必须一次接收100字节,而不能分100次,每次一个字节.

Java数据报套接字通信模型

对于UDP协议来说,具有无连接,面向数据报的特征,即每次都是没有建立连接,并且一次发送全部数据报.

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DatagramSocket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:

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响应,流程如下:

 

Java流套接字通信模型

 

注意事项:

 

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,但是真实的场景,一般是不同主机.

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.