Socket编程:UDP和TCP概论及案例

网络编程的三要素:

1.IP地址  2.端口 3.协议

什么是Socket?

Socket就是通信链路的端点称"套接词".

基于TCP协议的Socket网络通信:
 用来实现双向安全连接网络通信
Socket通信模型:
进行网络通信时，Socket需要借助数据流来完成数据的传递工作

Socket网络编程一般可以分成如下步骤进行,如图所示:

UDP、TCP概述:

　　两者都是通信协议， TCP、UDP 是传输层协议，但他们的通信机制与应用场景不同，下面来阐述两者的区别以及它们的应用场景。

TCP 与 UDP:

　TCP（Transmission Control Protocol），又叫传输控制协议，UDP（User Datagram Protocol），又叫用户数据报协议，它们都是传输层的协议，但两者的机制不同，它们的区别如下：

特点	TCP	UDP
连接性	面向连接	面向非连接
可靠性	可靠	不可靠
传输效率	慢	快

TCP/UDP编程模型:

从程序实现的角度来看，可以用下图来进行描述。 

TCP:　　

　　从如上表格看到，TCP 是面向连接的，并且是一种可靠的协议，在基于 TCP 进行通信时，通信双方需要先建立一个 TCP 连接，建立连接需要经过三次握手，握手成功才可以进行通信，关于 TCP 三次握手、四次挥手的过程请看该文章。 
　　另外 TCP 协议是一种可靠的传输协议，那么它是如何保证可靠性的呢？

UDP:

　　UDP 是一种面向无连接，且不可靠的协议，在通信过程中，它并不像 TCP 那样需要先建立一个连接，只要（目的地址，端口号，源地址，端口号）确定了，就可以直接发送信息报文，并且不需要确保服务端一定能收到或收到完整的数据。它仅仅提供了校验和机制来保障一个报文是否完整，若校验失败，则直接丢弃报文，不做任何处理。

可靠性:

　　在讲解 TCP 如何保证可靠性前，首先得理解什么是可靠。在通信的角度来看，可靠即要确保通信双方的通信信息不会丢失，若丢失了保证能够对其进行恢复，并且收到的信息内容与原发送内容一样。
　　在 TCP 中，传输报文都是通过建立的虚拟连接来进行传输，发送端传输的每一个 TCP 报文，都会对其进行编号（编号是由于网络传输的原因，发送的报文可能会乱序到达，因此需要根据编号对报文进行重排），并且开启一个计时器；当接收端收到报文后，并且通过校验和对收到的报文数据进行校验，若校验成功则会返回一个确认报文，告知发送端我已经成功收到该报文了；若发送端在计时器结束前仍未收到确认报文，则认为接收端接收失败，则会重传该报文；服务端若收到重复报文（根据编号发现已经是收到了），则会将该报文丢弃。 
　　因此，从上面的机制可以知道，TCP 是通过重传、确认和校验和的方式来确保可靠。 
注：校验和并不能检验数据是否被篡改过，想要保证数据的完整性可以了解一下数字签名

TCP 与 UDP 的应用场景:

　　从特点上我们已经知道，TCP 是可靠的但传输速度慢 ，UDP 是不可靠的但传输速度快。因此在选用具体协议通信时，应该根据通信数据的要求而决定。 
　　若通信数据完整性需让位与通信实时性，则应该选用 TCP 协议（如文件传输、重要状态的更新等）；反之，则使用 UDP 协议（如视频传输、实时通信等）。

如何传递对象信息呢？

序列化:

 ObjectOutputStream  oos = new  ObjectOutputStream(…);
 oos.writeObject(…);

 ObjectInputStream  ois = new  ObjectInputStream(…);
 Object = ois.readObject();

案例代码及实现效果:

TCP:

客户端:

 package cn.TCP;

 import java.io.BufferedReader;
 import java.io.IOException;
 import java.io.InputStreamReader;
 import java.io.OutputStream;
 import java.net.ServerSocket;
 import java.net.Socket;

 public class TCP_Clicent {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
     //.创建对象
             ServerSocket sk=new ServerSocket();
             //.监听
             Socket s=sk.accept();
             //打包数据
             BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
             BufferedReader bw=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
             OutputStream os=s.getOutputStream();
             String line=null;
             while((line=br.readLine())!=null){
                 System.out.println("Client \t"+line);
                 os.write(bw.readLine().getBytes());
             }
             //释放资源
             s.close();
             //sk.close();
 }
 }

服务器:

 import java.io.BufferedReader;
 import java.io.BufferedWriter;
 import java.io.IOException;
 import java.io.InputStream;
 import java.io.InputStreamReader;
 import java.io.OutputStreamWriter;
 import java.net.Socket;
 import java.net.UnknownHostException;

 public class TCP_Service {
 public static void main(String[] args) throws Exception {
     Socket sk=new Socket("192.168.60.127",1122111);
     BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
     BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(sk.getOutputStream()));
     String line=null;
     while((line=br.readLine())!=null){
         bw.write(line);
         bw.newLine();
         bw.flush();

         InputStream is=sk.getInputStream();
         byte [] by=new byte[1024];
         int num=is.read(by);
         String h=new String(by, 0, num);
         System.out.println("Service:\t"+h);
     }
         //br.close();
         //bw.close();
         sk.close();

 }
 }

UDP:

客户端:

 import java.io.BufferedReader;
 import java.io.InputStreamReader;
 import java.net.DatagramPacket;
 import java.net.DatagramSocket;
 import java.net.InetAddress;
 import java.net.SocketException;

 public class UDP_Clicent {
 public static void main(String[] args) throws Exception  {
     DatagramSocket l=new DatagramSocket();
     DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
     BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
     String line=null;
     byte [] bys=line.getBytes();
     int num=bys.length;
     InetAddress address=InetAddress.getByName("192.168.60.127");
     int port=101236;
     DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bys,num, address,port);
     ds.send(dp);
     ds.close();
 }
 }

服务器:

 import java.net.DatagramPacket;
 import java.net.DatagramSocket;
 import java.net.InetAddress;
 import java.net.SocketException;

 public class UDP_Service {

     public static void main(String[] args) throws Exception {
         DatagramSocket ds=new DatagramSocket(101236);
         byte[] bys = new byte[1024];
         int len = bys.length;
         DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, len);
         ds.receive(dp);
         byte[] by = dp.getData();
         int length = dp.getLength();
         InetAddress address = dp.getAddress();
         String ip = address.getHostAddress();
         String s = new String(by, 0, length);
         System.out.println(ip + "---" + s);
     ds.close();

     }

 }