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
与本服务器托管网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服务器托管网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.
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