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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.