网络编程套接字（UDP）

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Socket 套接字

编写网络程序主要是调用 API 把数据交给传输层
传输层是提供的网络通信的API，也称为 Socket API（网络编程套接字）
注：socket 原意指“插槽”，最开始是主板上的特殊组件，通过这个组件插上线就能网络通信

socket api ，就是传输层提供的 api

分类

传输层涉及到的 TCP和 UDP 协议，这两个协议提供了两组 socket api
这两种协议都是 全双工 的
全双工（TCP/UDP）：一个信道，双向通信
半双工：一个信道，单项通信

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。

TCP特点：
有连接 ，TCP 的通信双方会保存对方的信息
可靠传输，TCP 会尽可能保证数据报能够被对端收到
⾯向字节流，TCP 读写数据的基本单位，就是字节 （类似于文件操作）
有接收缓冲区，也有发送缓冲区
⼤⼩不限

数据报套接字：使⽤传输层UDP协议
UDP，即User Datagram Protocol（⽤⼾数据报协议），传输层协议

UDP特点：
⽆连接，通信双方不保存对方的信息 （如果需要保存，需要应用层自己写代码实现）
不可靠传输，UDP 把数据包发出去之后，就不管了
⾯向数据报，UDP 读写数据的基本单位，是一个“数据报”（若干字节构成的结构化数据)
有接收缓冲区，⽆发送缓冲区
⼤⼩受限：⼀次最多传输64k

UDP数据报套接字编程

API介绍

DatagramSocket

Datagram：数据报
DantegramSocket 代表了操作系统中的 socket 文件
DatagramSocket 是UDP Socket，⽤于发送和接收UDP数据报

实际上，文件在操作系统中可以代表更广义的概念，如网卡，网卡硬件设备也是通过文件来封装的
（通过网络发送数据，需要从网卡中写入，接收数据要从网卡中读取）
标准输入=>控制台：System.in（InputStream）
标准输出=>控制台：System.out（OutputStream）

DatagramSocket 构造方法：

方法名                           说明
DatagramSocket()        创建⼀个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机任意⼀个随机端⼝（⼀般⽤于客⼾端）DatagramSocket(int port)  创建⼀个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机指定的端⼝（⼀般⽤于服务端）

DatagramSocket 方法：

方法名                                     说明
void receive(DatagramPacket p)    从此套接字接收数据报（如果没有接收到数据报，该⽅法会阻塞等待）void send(DatagramPacket p)       从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送）void close()                         关闭此数据报套接字

DatagramPacket

代表一个 UDP 数据报，进行 UDP 通信的时候，基本的传输单位（UDP Socket发送和接收的数据报）

DatagramPacket 构造方法：

方法名                                    说明
DatagramPacket(byte[]buf,intlength)      构造⼀个DatagramPacket以⽤来接收数据报，接收的数据保存在字节数组（第⼀个参数buf）中，接收指定⻓度（第⼆个参数length）DatagramPacket(byte[]buf,int offset,   构造⼀个DatagramPacket以⽤来发送数报，发送
int length,SocketAddress address)      的数据为字节数组（第⼀个参数buf）中，从0到指定⻓度（第⼆个参数length）。address指定⽬的主机的IP和端⼝号

实际上有三种版本：

DatagramPacket 方法：

方法名                                   说明
InetAddress getSocketAddress()      从接收的数据报中，获取发送端主机IP地址；或从发送的数据报中，获取接收端主机IP地址int getPort()                从接收的数据报中，获取发送端主机的端⼝号；或从发送的数据报中，获取接收端主机端⼝号byte[] getData()               获取数据报中的数据

写一个简单的网络程序

127.0.0.1，此ip为 环回IP，表示同一台主机，当服务器和客户端在同一个主机上的时候，无论主机真实的 IP 是什么，都可以通过 127.0.0.1 来访问服务器

     服务器                       客户端
1.从客户端读取到请求内容    1.从控制台读取用户输入的内容
2.          2.通过网络发送给服务器
3.把响应返回给客户端        3.从服务器读取到响应4.把响应结果显示到控制台上

注意：不同程序的端口号要求不能一样，即一个端口号只能由一个进程绑定（便于区分）

端口号在网络协议中，是使用 2 个字节表示的无符号整数【0-65535】

客户端的构造方法，需要填写服务器的ip 和 端口
服务器的不需要，只需要指定自己的端口

作为服务器，发送数据的时候，就可以通过收到的请求知道要发给谁
所以客户端要手动指定ip（端口在创建的时候操作系统会自动分配空闲的端口）

实现
1.创建 Server 类
2.创建 Client 类

Server类：

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;public class Server {private DatagramSocket socket;public Server(int port) throws SocketException {socket=new DatagramSocket(port);}public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动");while (true){//接收请求DatagramPacket req=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(req);//根据请求计算响应String res=new String(req.getData(),0,req.getLength());String ret=process(res);//返回客户端DatagramPacket response=new DatagramPacket(ret.getBytes(),0,ret.getBytes().length,req.getSocketAddress());//getAddress() 接收IPsocket.send(response);}}public String process(String res){return res;}public static void main(String[] args) throws IOException {Server sever=new Server(9090);sever.start();}
}

Client类：

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class Client {private DatagramSocket socket;private String clientIp;private int clientPort;Client(String clientIp,int clientPort) throws SocketException {this.clientIp=clientIp;this.clientPort=clientPort;socket=new DatagramSocket();}public void start() throws IOException {Scanner scanner=new Scanner(System.in);System.out.println("客户端启动");while (true){
//            1.从控制台读取用户输入的内容System.out.print(">");String str=scanner.next();
//            2.通过网络发送给服务器DatagramPacket req=new DatagramPacket(str.getBytes(),str.getBytes().length,InetAddress.getByName(clientIp),clientPort);socket.send(req);
//            3.从服务器读取到响应DatagramPacket res=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(res);
//            4.把响应结果显示到控制台上String ret=new String(res.getData(),0,res.getLength());System.out.println(ret);}}public static void main(String[] args) throws IOException {Client client=new Client("127.0.0.1",9090);client.start();}
}

UDP协议端格式

UDP 长度占16 个字节

校验和：验证 UDP 数据报是否在传输中出错
发送方构造 UDP数据报，构造完成之后，把数据报的每个字节的数据，都进行累加，结果累加到一个16位的整数上(check1).
此时得到的结果 就是校验和, 填充到 UDP报头的校验和字段
接收方收到 UDP数据报之后，就会按照相同的算法， 再计算一遍校验和 (check2)接收方就可以比较 check1 == check2.如果相等， 就可以视为数据传输是正确的。如果不相等，说明数据传输出错了

使用 UDP更多的场景，主要是在分布式系统中服务器之间的通信
1.这些服务器在同一个机房，网络环境简单，出现丢包的概率比较小
2.UDP 传输效率比较高

单个UDP数据报的最大长度为64KB