网络编程套接字（socket api）

了解了网络的一些概念，接下来就要进行网络中的跨主机通信，了解网络中的一些API，这里谈到的API都是针对传输层进行的，这是因为我们编写的代码是在应用层，而传输层就是到了计算机内核中操作系统中已经实现好了的，编写网络编程代码就是调用系统API，将数据传输到传输层，传输层->物理层就由操作系统进行。

将应用层数据传输到传输层的这些API就叫做socket api（网络编程套接字），要将数据传输到传输层就要了解传输层中涉及到的协议：TCP，UDP，这两个协议涉及到两组不同的socket api，要分别进行讨论。

TCP:有连接，可靠传输，面向字节流，全双工。

UDP：无连接，不可靠传输，面向数据包，全双工。

连接：有无连接就是通信双方是否保存对方信息。

可靠/不可靠传输：可靠传输就是会在发出数据报后尽可能的保证能到达对端，不可靠就是在发出数据包后不管了。

全双工：一个信道，可以双向传输。

UDP socket

DatagramSocket

网卡：网卡等硬件设备就是通过文件进行封装的，通过网络发送数据，就是往网卡里接收数据；通过网络接收信息，就是往网卡里读取数据，封装网卡的文件，就是socket文件。

而创建一个DatagramSocket对象就是在操作系统中创建一个socket文件，通过这个对象写入数据，就是通过网卡发送数据；通过对象读取数据，就是通过网卡接收数据。

DatagramSocket中的一些方法receive（接收一个数据报），send（发送一个数据报），close。

DatagramPacket

datagrampacket代表着一个UDP中传输数据的基本单位，也就是一个数据报。

编写一个简单的网络程序

一个网络程序一般是由客户端和服务器构成的，这里只考虑一个客户端和一个服务器，并且服务器返回的响应就是请求的回显服务器（echo server）。

客户端（cilent）：

1.从控制台读取请求。

 2.通过网络将请求发送给服务器。

3.从服务器读取返回的结果。

4.将返回的结果显示到控制台

服务器（server）：

1.接收客户端发来的请求。

2.根据请求处理响应。

3.将响应发送回客户端。

代码实现

服务器编写思路：

首先要创建一个socket文件对象（DatagramSocket），接下来就要通过网卡进行接收请求，那么就要创建一个数据报对象DatagramPacket，将网卡里的数据读写到数据报中，再对数据报中的进行内容进行解析。

public class Server {private DatagramSocket datagramSocket = null;public Server(int port) throws SocketException {//这里添加的port指的是服务器的端口号，源端口号和目的端口号是相对的//要指定的是空闲的端口，如果指定已经使用过的端口，就会抛出异常datagramSocket = new DatagramSocket(port);}public void start() throws IOException {//启动服务器//1.接送客户端请求//1.1 创建一个空的数据报DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(new byte[4069],4069);//1.2 将请求读到一个空的数据报中,receive方法会将网卡内容读到数据报中，当没读到东西时就会阻塞datagramSocket.receive(datagramPacket);//1.3 将数据报中二进制的内容转换成字符串String request = new String(datagramPacket.getData(),0,datagramPacket.getLength());//2.根据请求处理响应String torequest = prcess(request);//3.将响应返回给客户端//3.1 将响应构造成数据报,但是UDP是无连接，所以需要将客户端的信息保存到数据报中DatagramPacket datagramPacket1 = new DatagramPacket(torequest.getBytes(),torequest.getBytes().length,datagramPacket.getSocketAddress());datagramSocket.send(datagramPacket1);}private String prcess(String request) {return request;}}

客户端实现思路：

客户端不用知道自己的端口，需要知道服务器的IP和端口。再将输入的内容打包成一个数据报，发送给服务器，再将响应的数据报解析成字符串，最后打印。

public class Cilent {private String ServerIP;private int ServerPort;private DatagramSocket datagramSocket = null;public Cilent(String serverIP, int serverPort) throws SocketException {ServerIP = serverIP;ServerPort = serverPort;datagramSocket = new DatagramSocket();}public void start() throws IOException {Scanner scanner = new Scanner(System.in);//1. 从控制台上读取请求String re = scanner.next();//2. 将请求发送给服务器DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(re.getBytes(),re.getBytes().length,InetAddress.getByName(ServerIP),ServerPort);datagramSocket.send(datagramPacket);//3. 读取服务器返回的响应DatagramPacket datagramPacket1 = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);datagramSocket.receive(datagramPacket1);String s = new String(datagramPacket1.getData(),0,datagramPacket1.getLength());//4. 将响应显示到控制台System.out.println(s);}
}

客户端和服务器代码的区别：

1.客户端不用知道自己的端口，操作系统会随机分配一个空闲的端口，是因为客户端是发送请求的一方，要知道服务器的IP和端口才能发送，而服务器只要知道自己的端口，返回响应时接收的数据报里有客户端的信息。

 TCP协议

两个核心的类：ServerSocket和Socket。

ServerSocket：

打开它相当于打开一个socket文件，但是它不是负责“发送”“接收”，而是建立TCP连接，这个对象是专门给服务器使用的。

Socket：

打开它相当于打开socket文件，这个类双方都会使用，用来发送接收数据。

使用TCP协议编写一个简单网络程序

客户端：

1.用户从控制台输入

2.将请求发送给服务器

3.接送服务器返回的响应

4.将响应返回到控制台

服务器：

1.接收客户端的请求

2.根据请求次数处理响应

3.返回响应

编写服务器思路：TCP协议是要进行连接的，所以不可以一上来就进行读写数据，要先进行从内核中将连接拿取，连接后就会返回一个Socket文件，之后就是对socket文件进行处理。

要拿到Socket中的流对象进行读写操作，读出数据后就要进行处理相应（这里读数据可以用scanner从流对象中进行读取，当读到的数据为空时就返回跳出循环，断开连接），处理完成后就要通过PrintWriter返回响应。

public class server {private ServerSocket serverSocket = null;public server(int port) throws IOException {this.serverSocket = new ServerSocket(port);}private void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动");while(true){//通过accent建立连接//ServerSocket是建立连接，Socket负责进行数据通信，后面的都是针对Socket进行数据的传输//Serversocket 和 Socket 之间的关系类似前者将你介绍到总部的销售，后者是给你介绍的销售Socket socket =  serverSocket.accept();processa(socket);}}private void processa(Socket socket) {try (InputStream inputStream = socket.getInputStream(); OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){Scanner scanner = new Scanner(inputStream);PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);while (true){//循环处理，一个客户端可能和服务器有多轮响应//读取并解析响应if(!scanner.hasNext()){break;}String request = scanner.next();//根据请求计算响应String response = process(request);//返回响应printWriter.print(response);}}catch (IOException e){e.printStackTrace();}}private String process(String response){return response;}
}

注意事项：一个端口被同时使用于TCP和UDP协议是不会发生冲突的。

编写客户端思路：

TCP是有连接，所以要一上来就进行连接，然后就是进行发送和接收，但是发送时要注意有缓冲区（buffer），发送的printin其实并没有进行发送，而是把数据填写到缓冲区中，这是因为CPU读写内存比外设要快的多，所以在读写入网卡时就会等缓冲区的达到一定时，才会打包发送，但是可以通过flush进行提前唤醒。

public class EcohCilent {public Socket socket = null;public EcohCilent(String serverip, int serverPort) throws IOException {//有连接，先上来要建立连接，是由操作系统进行操作的，但是我们要指定服务器的端口和ipsocket = new Socket(serverip, serverPort);}public void start() {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("客户端启动！");try (InputStream inputStream = socket.getInputStream(); OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {//接收服务器时创建的scanned，用于读取服务器返回的内容while (true) {Scanner scanner1 = new Scanner(inputStream);PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);//输入请求System.out.println(">");String request = scanner.next();//进行打包发送到服务器writer.println(request);writer.flush();//接收返回的请求if (!scanner1.hasNext()) {System.out.println("服务器断开连接");break;}String rerequest = scanner1.next();System.out.println(rerequest);}}catch(IOException e){e.printStackTrace();}}

注意事项：

1.在TCP客户端中要频繁创建Socket，可能就会导致文件资源泄漏，所以要及时关闭。而UDP中不用进行关闭是因为它不需要频繁创建socket文件。

2.在TCP中当有多个客户端发送请求时就会出现问题。这是因为上面的代码有两层循环，当进入第二层循环时会发生阻塞，这是就要通过线程的方式处理。