用一張圖來認(rèn)識一下TCP和UDP

TCP點對點的傳輸方式，保證了數(shù)據(jù)的可達性；UDP只管發(fā)送數(shù)據(jù)，至于服務(wù)端能否接收到數(shù)據(jù)，不在它的保證范圍之內(nèi)。

下面，我們進入正題。

一、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型

TCP/IP協(xié)議分為分層架構(gòu)：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層。

應(yīng)用層：能被用戶感知到的一層，如瀏覽器的http、https協(xié)議，遠程連接工具的ftp、ftps協(xié)議等。

傳輸層：兩臺計算機之間的交互數(shù)據(jù)傳輸，就在這一層完成，傳輸層為上層協(xié)議提供端到端的可靠和透明的服務(wù)。TCP和UDP就是在這一層，是應(yīng)用層協(xié)議的基礎(chǔ)。進程的端口號，就是在這一層。

網(wǎng)絡(luò)層：也就是IP層，兩臺計算機之間進行通信，先通過IP找到目標(biāo)計算機，再根據(jù)端口號定位到具體的進程，然后進行數(shù)據(jù)傳輸。IP協(xié)議是internet 的基礎(chǔ)。

二、socket編程

socket本質(zhì)是編程語言的API，在Java中就是具體的類，socket 類對TCP/IP和UDP/IP協(xié)議進行了封裝，提供一個可以供程序員做開發(fā)使用的接口。

TCP和UDP的區(qū)別

TCP:

基于連接，也就是兩臺計算機進行傳輸數(shù)據(jù)之前，必然先進行連接，也就是TCP中的三次握手，建立連接。

TCP連接，傳輸數(shù)據(jù)沒有大小限制，一旦建立連接，可以按照約定的數(shù)據(jù)格式，傳輸所需數(shù)據(jù)。

TCP是一個可靠的協(xié)議，它會確保接受雙方能夠正確完整的接收到對方傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（基于連接，保證了可靠性）。

UDP:

基于數(shù)據(jù)包來發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包中包括了目標(biāo)的IP、端口以及所要發(fā)送的數(shù)據(jù)。

傳輸數(shù)據(jù)大小受到了限制，每個數(shù)據(jù)包都必須小于64k。

UDP是一個不可靠的協(xié)議；雙方數(shù)據(jù)傳輸不需要建立連接，發(fā)送方封裝好數(shù)據(jù)后，只管發(fā)送，不管接受方能不能接收到數(shù)據(jù)。

TCP 的三次握手

第一次握手：客戶端向服務(wù)端發(fā)送sny包，包括標(biāo)記sny=1和數(shù)據(jù)seq=x，并進入sny_send狀態(tài)。

第二次握手：服務(wù)端接收到客戶端的TCP報文，確認(rèn)客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)seq=x沒有問題，向客戶端返回TCP報文，包括標(biāo)記sny=1，確認(rèn)ack=x+1，數(shù)據(jù)seq=y，并進入sny_recv狀態(tài)。

第三次握手：客戶端接收到服務(wù)端返回的TCP報文，確認(rèn)服務(wù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)seq=y沒有問題，向服務(wù)端發(fā)送TCP報文，包括標(biāo)記sny=1，確認(rèn)ack=y+1， seq=x+1，并進入established狀態(tài)。

服務(wù)端接收到客戶端的TCP報文，進入established狀態(tài)，雙方可以進行數(shù)據(jù)傳輸。

三、TCP協(xié)議實現(xiàn)

socket實現(xiàn)的TCP協(xié)議客戶端： TcpClient.java

import java.io.*; import java.net.UnknownHostException; import java.util.Scanner; public class TcpClient {private final static String SERVER_IP = "127.0.0.1";private final static int SERVER_PORT = 10888;public static void main(String[] args) throws Exception {TcpClient tcpClient = new TcpClient();Scanner in = new Scanner(System.in);while(true) {String msg = in.next();if("exit".equals(msg)) {break;}tcpClient.startTcpClient(SERVER_IP, SERVER_PORT, msg);}}public void startTcpClient(String ip, int port, String msg) throws Exception {//創(chuàng)建客戶端 socket，并連接服務(wù)端IP:portSocket socket = new Socket(ip, port);//打開socket數(shù)據(jù)輸出流OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);//將數(shù)據(jù) 寫入輸出流printWriter.write(msg);//刷新緩沖區(qū)，輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)；如果不刷新，服務(wù)端接收到數(shù)據(jù)printWriter.flush();//關(guān)閉socket客戶端的輸出流//當(dāng)socket的寫操作打開后，會一直阻塞,所以，每次寫完數(shù)據(jù)，需要關(guān)閉socket的寫操作socket.shutdownOutput();/************* 客戶端接受服務(wù)器返回的數(shù)據(jù) ***************///打開socket輸入流InputStream inputStream = socket.getInputStream();//字節(jié)流轉(zhuǎn)字符流，并指定編碼InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream,"UTF-8");//字符流封裝成緩沖流BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();String len = null;while((len = bufferedReader.readLine()) != null) {stringBuffer.append(len);} System.out.println("接收到客戶端返回的數(shù)據(jù)：" + stringBuffer.toString());//關(guān)閉流bufferedReader.close();inputStreamReader.close();inputStream.close();printWriter.close();outputStream.close(); } }

socket實現(xiàn)的TCP協(xié)議服務(wù)端：TcpServer.java

import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; public class TcpServer {public static void main(String[] args) throws Exception {TcpServer tcpServer = new TcpServer();tcpServer.startServer(10888);}public void startServer(int port) throws Exception {//創(chuàng)建一個socket服務(wù)端，監(jiān)聽port 端口ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);System.out.println("TCP服務(wù)器啟動，并監(jiān)聽端口：" + port);//創(chuàng)建一個連接客戶端的socketSocket socket = null;//創(chuàng)建一個循環(huán)，web項目以監(jiān)聽實現(xiàn)int count = 0;while(true){//監(jiān)聽客戶端，等待客戶端連接socket = serverSocket.accept();System.out.println("第" + count + "個客戶端請求開始處理！");//創(chuàng)建一個線程，專門處理當(dāng)前客戶端的請求，以便繼續(xù)處理其他客戶端請求，避免阻塞TcpServerThread tcpServerThread = new TcpServerThread(socket);Thread thread = new Thread(tcpServerThread);thread.start();count++;}} }

服務(wù)端處理客戶端請求的線程： TcpServerThread.java

import java.io.*; import java.net.Socket; public class TcpServerThread implements Runnable {private Socket socket;public TcpServerThread(Socket socket) {this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {InputStream inputStream = null;InputStreamReader inputStreamReader = null;BufferedReader bufferedReader = null;PrintWriter printWriter = null;OutputStream outputStream = null;try {//獲取socket 字節(jié)輸入流inputStream = socket.getInputStream();//字節(jié)流轉(zhuǎn)字符流，指定編碼inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream,"utf-8");//字符流封裝成緩沖字符流bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();String len = null;while((len = bufferedReader.readLine()) != null){stringBuffer.append(len);}System.out.println("客戶端的地址：" + socket.getInetAddress() + ",客戶端的端口：" + socket.getPort() + "接收到客戶端的數(shù)據(jù)為：" + stringBuffer.toString());/*************** 服務(wù)端返回數(shù)據(jù)給客戶端 ***************/outputStream = socket.getOutputStream();printWriter = new PrintWriter(outputStream);printWriter.write("客戶端你好，我接受到了你的數(shù)據(jù)：" + stringBuffer.toString());//刷新緩沖區(qū)，輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，如果不刷新，客戶端接受不到數(shù)據(jù)printWriter.flush();//當(dāng)socket的寫操作打開后，會一直阻塞,所以，每次寫完數(shù)據(jù)，需要關(guān)閉socket的寫操作socket.shutdownOutput();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}finally {try {printWriter.close();outputStream.close();bufferedReader.close();inputStreamReader.close();inputStream.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}} }

先啟動服務(wù)端，再啟動客戶端，演示動畫：

四、UDP協(xié)議的實現(xiàn)

UDP客戶端：UdpClient.java

import java.net.*; import java.util.Scanner; public class UdpClient {public final static String SERVER_IP = "127.0.0.1";public final static int SERVER_PORT = 10999;public final static int BYTE_LENGTH = 1024;public static void main(String[] args) throws Exception {UdpClient udpClient = new UdpClient();Scanner in = new Scanner(System.in);while(true) {String msg = in.next();if("exit".equals(msg)) {break;}udpClient.startUdpClient(SERVER_IP, SERVER_PORT, msg);}}public void startUdpClient(String ip, int port, String msg) throws Exception {//創(chuàng)建一個UDP的客戶端DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();//發(fā)送給服務(wù)端的數(shù)據(jù)byte[] bytes = msg.getBytes("UTF-8");//封裝數(shù)據(jù)包，包括數(shù)據(jù)、服務(wù)端IP、服務(wù)端端口DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName(ip), port);//發(fā)送數(shù)據(jù)datagramSocket.send(datagramPacket);/*********** 接收服務(wù)端發(fā)來的消息， 也可以像服務(wù)端開啟新的線程 ************///用來接受服務(wù)端發(fā)來的數(shù)據(jù)byte[] receiveData = new byte[BYTE_LENGTH];//封裝數(shù)據(jù)報，用來接收數(shù)據(jù)DatagramPacket receiveDataPacket = new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);//接受數(shù)據(jù)，阻塞，直到有數(shù)據(jù)發(fā)來datagramSocket.receive(receiveDataPacket);String serverSendData = new String(receiveDataPacket.getData(),0,receiveDataPacket.getLength(),"UTF-8");System.out.println("服務(wù)端返回的數(shù)據(jù)：" + serverSendData + ",服務(wù)端IP:" + receiveDataPacket.getAddress() + ",服務(wù)端端口：" + receiveDataPacket.getPort());} }

UDP服務(wù)端：UdpServer.java

import java.net.*; public class UdpServer {public final static int SERVER_PORT = 10999;public final static int BYTE_LENGTH = 1024;public static void main(String[] args) throws Exception {UdpServer udpServer = new UdpServer();udpServer.startUdpServer(SERVER_PORT);}public void startUdpServer(int port) throws Exception {// 創(chuàng)建UDP服務(wù)端，監(jiān)聽port端口DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(port);//創(chuàng)建一個字節(jié)數(shù)組，用來接受客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)byte[] bytes = new byte[BYTE_LENGTH];//創(chuàng)建數(shù)據(jù)報，用來接收數(shù)據(jù)DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);System.out.println("開啟UDP服務(wù)端，并監(jiān)聽端口：" + port);//創(chuàng)建一個循環(huán)，接收和處理客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)while (true){//接收客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)，阻塞，直到有客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)datagramSocket.receive(datagramPacket);//獲取接收到的數(shù)據(jù)String receiveData = new String(datagramPacket.getData(),0,datagramPacket.getLength(),"UTF-8");//獲取客戶端IPInetAddress clientIP = datagramPacket.getAddress();//獲取客戶端端口號int clientPort = datagramPacket.getPort();System.out.println("接收到客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)：" + receiveData + ",客戶端IP:" + clientIP + ",客戶端端口：" + clientPort);//服務(wù)端返回給客戶端的數(shù)據(jù)byte[] sendData = ("客戶端你好！"+System.currentTimeMillis()).getBytes("UTF-8");//將數(shù)據(jù)、客戶端IP、客戶端端口封裝進數(shù)據(jù)報DatagramPacket里面DatagramPacket sendDataPacket = new DatagramPacket(sendData, sendData.length, clientIP, clientPort);//發(fā)送數(shù)據(jù)datagramSocket.send(sendDataPacket);}} }

先啟動服務(wù)端，再啟動客戶端，演示動畫：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java socket编程详解，TCPUDP实现的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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