TCP VS UCP

网络 2023-10-07 12:10:14 669人浏览独家记忆

摘要

程序员写网络程序，主要编写的应用层代码！真正要发这个数据，需要上层协议调用下层协议，应用层要调用传输层，则传输层给应用层提供一组api，统称为：soket api 基于UDP的api 基于tcp的api 这两个协议差别很大！！提供

程序员写网络程序，主要编写的应用层代码！

真正要发这个数据，需要上层协议调用下层协议，应用层要调用传输层，则传输层给应用层提供一组api，统称为：soket api

基于UDP的api

基于tcp的api

这两个协议差别很大！！提供的api的差异也很大！！

UDP：

无连接：使用UDP通信的双方，不需要可以得存对端的相关信息
不可靠传输：消息发了就发了，不关注结果（投递简历）
面向数据报：以一个UDP数据报为基本单位
全双工：一条路径，双向通信

TCP：

有链接：使用TCP通信的双方，需要刻意保存对方的相关信息
可靠传输：不是说发了就100%能够到达对方，尽可能的传输过去（自己知道没成功）（打电话）
面向字节流：以字节为传输的基本单位，读写方式非常灵活
全双工：一条路径，双向通信

在上述所说的连接：并不是拿一根绳子，把两个设备绑一块，而是一个”抽象的连接“，可以理解成通信双方，各自记录了对方的信息；比如：民政局领结婚证！！（男女双方建立连接）！！

全双工 VS 半双工

那么，有了上述的基础知识，我们先来了解一下UDP的api吧（比TCP的要简单！）

两个重要的方法：DatagramSocket() DatagramPacket()

DatagramPacket() :这个对象是一个UDP数据报

DatagramSocket() ：Datagram：就是数据报；Socket说明这个对象是一个socket对象

socket对象相当于对应到系统中一个特殊的文件（socket文件）

socket文件并非对应到硬盘上的某个数据存储区域，而是对应到网卡，这个硬件设备！！

要想进行网络通信，就需要有socket文件这样的对象，借助这个socket文件对象，才能够间接的操作网卡！（遥控器）

往这个socket对象中写数据，相当于通过网卡发送数据

从这个socket对象中读数据，相当于通过网卡接收数据

那么，我们来看一下DatagramSocket() 的构造方法：

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（一般用于客户端）
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下（一般用于服务端）
这两个构造方法中，一个带参数，一个不带参数

服务器这边的socket往往要关联一个具体的端口号！（必须要不变）

客户端这边则不需要手动指定，系统自动分配即可！（不要求）

void receive(DatagramPacket p)从此套接字接收数据报（如果没有接受到数据报，该方法就会阻塞等待）
void send(DatagramPacket p)从此套接字发送数据报（不会阻塞等待，直接发送）
void close()关闭此数据报套接字（一定是socket/文件，确定不用了，才能使用该close()）

socket也是文件，文件用完了就得记得关闭，否则会出现文件资源泄露的问题！！

那么，我们来看一下DatagramPacket() 的构造方法：

DatagramPacket(byte[] buf , int length) 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，接收指定长度（第二个参数length)
DatagramPacket(byte[] buf , int offset , int length , SocketAddress address) 构造一个DatagramPacket以用来发送数据报，发送的数据为字节数组（第一个参数buf）中，从0到指定长度（第二个参数length)，address指定目的主机的IP和端口号！！
这个版本，需要显式的设置地址进去，通常要用来发送信息！！

那么，我们来基于UDP Socket来写一个最简单的客户端服务器程序吧！！

回显服务器（echo server)：客户端发了个请求，服务器返回一个一模一样的响应！

一个服务器：主要要做三个核心工作：

读取请求并解析
根据请求计算响应（省略）
把响应返回到客户端

主要代码：

服务器（读取请求，发送响应）

package network;import java.io.IOException;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;import java.net.SocketException;// UDP 版本的回显服务器public class UdpEchoServer {    // 网络编程, 本质上是要操作网卡.    // 但是网卡不方便直接操作. 在操作系统内核中, 使用了一种特殊的叫做 "socket" 这样的文件来抽象表示网卡.    // 因此进行网络通信, 势必需要先有一个 socket 对象.    private DatagramSocket socket = null;    // 对于服务器来说, 创建 socket 对象的同时, 要让他绑定上一个具体的端口号.    // 服务器一定要关联上一个具体的端口的!!!    // 服务器是网络传输中, 被动的一方. 如果是操作系统随机分配的端口, 此时客户端就不知道这个端口是啥了, 也就无法进行通信了!!!    public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {        socket = new DatagramSocket(port);    }    public void start() throws IOException {        System.out.println("服务器启动!");        // 服务器不是只给一个客户端提供服务就完了. 需要服务很多客户端.        while (true) {            // 只要有客户端过来, 就可以提供服务.            // 1. 读取客户端发来的请求是啥.            //    receive 方法的参数是一个输出型参数, 需要先构造好个空白的 DatagramPacket 对象. 交给 receive 来进行填充.            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);            socket.receive(requestPacket);            // 此时这个 DatagramPacket 是一个特殊的对象, 并不方便直接进行处理. 可以把这里包含的数据拿出来, 构造成一个字符串.            String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());            // 2. 根据请求计算响应, 由于此处是回显服务器, 响应和请求相同.            String response = process(request);            // 3. 把响应写回到客户端. send 的参数也是 DatagramPacket. 需要把这个 Packet 对象构造好.            //    此处构造的响应对象, 不能是用空的字节数组构造了, 而是要使用响应数据来构造.            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,                    requestPacket.getSocketAddress());            socket.send(responsePacket);            // 4. 打印一下, 当前这次请求响应的处理中间结果.            System.out.printf("[%s:%d] req: %s; resp: %s\n", requestPacket.getAddress().toString(),                    requestPacket.getPort(), request, response);        }    }    // 这个方法就表示 "根据请求计算响应"    public String process(String request) {        return request;    }    public static void main(String[] args) throws IOException {        // 端口号的指定, 大家可以随便指定.        // 1024 -> 65535 这个范围里随便挑个数字就行了.        UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);        server.start();    }}

客户端：发请求，接收响应

package network;import java.io.IOException;import java.net.*;import java.util.Scanner;// UDP 版本的 回显客户端public class UdpEchoClient {    private DatagramSocket socket = null;    private String serverIp = null;    private int serverPort = 0;    // 一次通信, 需要有两个 ip, 两个端口.    // 客户端的 ip 是 127.0.0.1 已知.    // 客户端的 port 是系统自动分配的.    // 服务器 ip 和 端口 也需要告诉客户端. 才能顺利把消息发个服务器.    public UdpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws SocketException {        socket = new DatagramSocket();        this.serverIp = serverIp;        this.serverPort = serverPort;    }    public void start() throws IOException {        System.out.println("客户端启动!");        Scanner scanner = new Scanner(System.in);        while (true) {            // 1. 从控制台读取要发送的数据            System.out.print("> ");            String request = scanner.next();            if (request.equals("exit")) {                System.out.println("Goodbye");                break;            }            // 2. 构造成 UDP 请求, 并发送            //    构造这个 Packet 的时候, 需要把 serverIp 和 port 都传入过来. 但是此处 IP 地址需要填写的是一个 32位的整数形式.            //    上述的 IP 地址是一个字符串. 需要使用 InetAddress.getByName 来进行一个转换.            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(), request.getBytes().length,                    InetAddress.getByName(serverIp), serverPort);            socket.send(requestPacket);            // 3. 读取服务器的 UDP 响应, 并解析            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);            socket.receive(responsePacket);            String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength());            // 4. 把解析好的结果显示出来.            System.out.println(response);        }    }    public static void main(String[] args) throws ioException {        UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1", 9090);        // UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("42.192.83.143", 9090);        client.start();    }}

对上述代码进行分析：

对于客户端：