Socket网络编程

UDP和TCP：

UDP（User Datagram Protocol）：用户数据报协议

UDP 为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据报的方法

UDP的特点：

UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。

在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包而言UDP的额外开销很小。

吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。

UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

虽然UDP是一个不可靠的协议，但它是分发信息的一个理想协议。例如，在屏幕上报告股票市场、显示航空信息等等。UDP也用在路由信息协议RIP（Routing Information Protocol）中修改路由表。在这些应用场合下，如果有一个消息丢失，在几秒之后另一个新的消息就会替换它。UDP广泛用在多媒体应用中。

UDP的一个简单实现：

服务端：

package com.wish;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;


public class UdpSocketServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("udp服务器端启动连接....");
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8090);
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
        // 阻塞,等待接受客户端发送请求
        ds.receive(dp);
        System.out.println("来源:"+dp.getAddress()+",端口号:"+dp.getPort());
        // 获取客户端请求内容
        String str=new String(dp.getData(),0,dp.getLength());
        System.out.println("str:"+str);
        ds.close();
    }
}

客户端:

package com.wish;

import org.junit.jupiter.api.Test;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UdpClient {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("udp客户端启动连接....");
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        String str="123456789";
        byte[] bytes= str.getBytes();
        DatagramPacket dp= new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"),8080);
        ds.send(dp);
        ds.close();
    }
}

TCP(Transmission Control Protocol):传输控制协议

TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议

TCP的特点：

TCP是一种面向广域网的通信协议，目的是在跨越多个网络通信时，为两个通信端点之间提供一条具有下列特点的通信方式： 

（1）基于流的方式；

（2）面向连接；

（3）可靠通信方式；

（4）在网络状况不佳的时候尽量降低系统由于重传带来的带宽开销；

（5）通信连接维护是面向通信的两个端点的，而不考虑中间网段和节点。

为满足TCP协议的这些特点，TCP协议做了如下的规定： 

①数据分片：在发送端对用户数据进行分片，在接收端进行重组，由TCP确定分片的大小并控制分片和重组；

②到达确认：接收端接收到分片数据时，根据分片数据序号向发送端发送一个确认；

③超时重发：发送方在发送分片时启动超时定时器，如果在定时器超时之后没有收到相应的确认，重发分片；

④滑动窗口：TCP连接每一方的接收缓冲空间大小都固定，接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据，TCP在滑动窗口的基础上提供流量控制，防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出；

⑤失序处理：作为IP数据报来传输的TCP分片到达时可能会失序，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层；

⑥重复处理：作为IP数据报来传输的TCP分片会发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据；

⑦数据校验：TCP将保持它首部和数据的检验和，这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到分片的检验和有差错，TCP将丢弃这个分片，并不确认收到此报文段导致对端超时并重发。

 

TCP的一个简单实现

服务端

package com.wish;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TcpServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("socket tcp服务器端启动....");
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);

            // 等待客户端请求
            Socket accept = serverSocket.accept();
            InputStream inputStream = accept.getInputStream();
            // 转换成string类型
            byte[] buf = new byte[1024];
            int len = inputStream.read(buf);
            String str = new String(buf, 0, len);
            System.out.println("服务器接受客户端内容:" + str);
    

    }
}

　　

 客户端

package com.wish;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class TcpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        System.out.println("socket tcp 客户端启动....");
        Socket socket = new Socket("192.168.60.29", 8080);
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("黑夜就是你的面纱".getBytes());
        socket.close();
    }
}

　　

协议对比：

UDP和TCP协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。

TCP协议中包含了专门的传递保证机制，当数据接收方收到发送方传来的信息时，会自动向发送方发出确认消息；发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息，否则将一直等待直到收到确认信息为止。

与TCP不同，UDP协议并不提供数据传送的保证机制。

如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据包的丢失，协议本身并不能做出任何检测或提示。

因此，通常人们把UDP协议称为不可靠的传输协议。

TCP 是面向连接的传输控制协议，而UDP 提供了无连接的数据报服务；TCP 具有高可靠性，确保传输数据的正确性，不出现丢失或乱序；UDP 在传输数据前不建立连接，不对数据报进行检查与修改，无须等待对方的应答，所以会出现分组丢失、重复、乱序，应用程序需要负责传输可靠性方面的所有工作；UDP 具有较好的实时性，工作效率较 TCP 协议高；UDP 段结构比 TCP 的段结构简单，因此网络开销也小。

TCP 协议可以保证接收端毫无差错地接收到发送端发出的字节流，为应用程序提供可靠的通信服务。

对可靠性要求高的通信系统往往使用 TCP 传输数据。