面試經(jīng)常被問的 TCP 與 UDP 協(xié)議
網(wǎng)絡編程有三個要素，分別是IP地址、端口號和通信協(xié)議，那本文主要講述的是TCP與UDP這兩種通信協(xié)議，以及編程的實現(xiàn)。
首先，我們需要了解一下IP地址、端口號、通信協(xié)議的相關(guān)知識。
一、IP地址
網(wǎng)絡中的計算機使用IP地址來進行唯一標識，IP地址有IPv4和IPv6兩種類型。IPv4采用十進制或二進制表示形式，十進制是一種比較常用的表示形式，如192.168.1.131，IPv6采用十六進制表示形式，一般不常用。
如何查看IP地址相關(guān)信息：
在Windows系統(tǒng)下，打開cmd，輸入命令ipconfig，按回車即可查看。在Linux或Mac系統(tǒng)下，打開終端，使用ifconfig命令，按回車即可查看。
二、端口號
端口號是計算機中的應用程序的一個整數(shù)數(shù)字標號，用來區(qū)分不同的應用程序。
0 ~ 1024 為被系統(tǒng)使用或保留的端口號，0 ~ 65535為有效的端口號，也就是說我們要對一些程序定義端口號的時候，要選擇1024 ~ 65535范圍內(nèi)的整數(shù)數(shù)字。
比如，以前學過的MySQL的端口號是3306，SQLServer的端口號是1433，查了一下Oracle的端口號是1521。
一定要把這些數(shù)據(jù)庫對應的端口號，藏在深深的腦海里，以后在連接數(shù)據(jù)庫的時候，會使用到端口號。
三、通信協(xié)議
說的通俗一點，通信協(xié)議就是網(wǎng)絡通信中的規(guī)則，分為TCP協(xié)議和UDP協(xié)議兩種。
第一種：TCP協(xié)議
英文名：Transmission Control Protocol 中文名：傳輸控制協(xié)議 協(xié)議說明：TCP是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。
舉例：打電話，需要雙方都接通，才能進行對話
特點：效率低，數(shù)據(jù)傳輸比較安全
第二種：UDP協(xié)議
英文名：User Datagram Protocol 中文名：數(shù)據(jù)報協(xié)議 協(xié)議說明：UDP是一種面向無連接的傳輸層通信協(xié)議。
舉例：發(fā)短信，不需要雙方建立連接，But，數(shù)據(jù)報的大小應限制在64k以內(nèi)
特點：效率高，數(shù)據(jù)傳輸不安全，容易丟包
四、三要素關(guān)系圖與網(wǎng)絡模型圖
1、網(wǎng)絡編程三要素關(guān)系圖
注：圖中端口號、IP地址為演示，并非真實
2、OSI參考模型與TCP/IP參考模型
五、TCP編程
TCP是基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，所以TCP編程是基于IO流編程。
對于客戶端，我們需要使用Socket類來創(chuàng)建對象。對于服務器端，我們需要使用ServerSocket來創(chuàng)建對象，通過對象調(diào)用accept()方法來進行監(jiān)聽是否有客戶端訪問。
客戶端與服務器端圖解：
客戶端與服務器端實現(xiàn)步驟：
前提：創(chuàng)建一個項目，在項目中創(chuàng)建兩個模塊（model），一個模塊用來放客戶端相關(guān)代碼，一個模塊用來放服務器端相關(guān)代碼。
目錄結(jié)構(gòu)如下圖：
客戶端：
1、創(chuàng)建Socket對象，并指定服務器端應用程序的端口號和服務器端主機的IP地址。
2、使用Socket的對象調(diào)用getOutputStream()方法來獲取字節(jié)輸出流對象。
3、調(diào)用字節(jié)輸出流的write(byte[] buf)或者write(int b)向服務器發(fā)送指定數(shù)據(jù)。
4、記得關(guān)閉流。
服務器端：
1、創(chuàng)建ServerSocket對象，并指定該應用程序的端口號，端口號必須和客戶端指定的端口號一樣。
2、使用ServerSocket對象的accept()方法來監(jiān)聽客戶端發(fā)送過來的請求，返回值為Socket對象。
3、調(diào)用Socket對象的getInputStream()方法獲取字節(jié)輸入流對象
4、調(diào)用字節(jié)輸入流對象的read(byte[] buf)或read()方法獲取數(shù)據(jù)。
5、記得關(guān)閉流。
實例：
package cn.tkrnet.client;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//創(chuàng)建Socket對象，指定要發(fā)送到服務器端的IP地址，以及服務器端應用程序接收的端口號
//localhost代表本機IP地址
Socket client = new Socket("localhost",9000);
//獲取輸出流，用于向服務器端發(fā)送數(shù)據(jù)
OutputStream os = client.getOutputStream();
os.write("Java is my friend !".getBytes());
System.out.println("信息已發(fā)送");
//關(guān)閉流
os.close();
client.close();
}
}
package cn.tkrnet.server;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("--服務器端已開啟--");
//創(chuàng)建ServerSocket對象，這里的端口號必須與客戶端的端口號相同
ServerSocket server = new ServerSocket(9000);
//調(diào)用方法accept()，用來監(jiān)聽客戶端發(fā)來的請求
Socket socket = server.accept();
//獲取輸入流對象
InputStream is = socket.getInputStream();
//讀取輸入流中的數(shù)據(jù)
int b = 0;
while ((b =is.read()) != -1){
System.out.print((char)b);
}
//關(guān)閉流
is.close();
socket.close();
server.close();
}
}
提示：在運行程序時，一定要先運行服務器端的程序代碼，再運行客戶端的程序代碼。因為客戶端要向服務器發(fā)送請求，前提是服務器端要處于開啟狀態(tài)。
Server類（服務器端）運行結(jié)果：
--服務器端已開啟--
Client類（客戶端）運行結(jié)果：
信息已發(fā)送
Client類（客戶端）運行后，Server類（服務器端）收到信息，運行結(jié)果：
--服務器端已開啟--
Java is my friend !
實例分析：
服務器端啟動后，服務器端的accept()方法一直處于監(jiān)聽狀態(tài)，直到客戶端連接了服務器，服務器端再從流中讀取客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)。
恕我直言，這是一個超級無敵簡單的單向通信實例。
六、UDP編程
UDP使用數(shù)據(jù)報進行數(shù)據(jù)傳輸，沒有客戶端與服務器端之分，只有發(fā)送方與接收方，兩者哪個先啟動都不會報錯，但是會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象。發(fā)送的內(nèi)容有字數(shù)限制，大小必須限制在64k以內(nèi)。
發(fā)送方與接收方實現(xiàn)步驟：
前提：創(chuàng)建一個項目，在項目中創(chuàng)建兩個模塊（model），一個模塊用來放發(fā)送方相關(guān)代碼，一個模塊用來放接收方相關(guān)代碼。
目錄結(jié)構(gòu)如下圖
發(fā)送方：
1、創(chuàng)建DatagramSocket對象，可以指定應用程序的端口號，也可以不指定。
2、準備需要發(fā)送的數(shù)據(jù)
3、創(chuàng)建DatagramPacket對象，用來對發(fā)送的數(shù)據(jù)進行打包，需要指定發(fā)送內(nèi)容、發(fā)送多少、發(fā)送到哪里和接收方的端口號四個參數(shù)。
4、調(diào)用DatagramSocket對象的send()方法發(fā)送數(shù)據(jù)。
5、記得關(guān)閉流。
接收方：
1、創(chuàng)建DatagramSocket對象，指定接收方的端口號，這個必須指定。
2、創(chuàng)建一個byte類型數(shù)組，用來接收發(fā)送方發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。
3、創(chuàng)建DatagramPacket對象，準備接收數(shù)據(jù)。
4、調(diào)用DatagramSocket對象的receive()方法用于接收數(shù)據(jù)。
5、使用String類的構(gòu)造方法將byte類型的數(shù)組中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成String類型并顯示。
6、記得關(guān)閉流。
實例：
發(fā)送方發(fā)送信息，接收方接收信息，并顯示。
package cn.tkrnet.Sender;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
public class Sender {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//創(chuàng)建接受或發(fā)送的數(shù)據(jù)報套接字，并指定發(fā)送方的端口號為7770
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(7770); //端口號也可以不指定
System.out.println("---發(fā)送方---");
//創(chuàng)建數(shù)據(jù)報對象，用來發(fā)送數(shù)據(jù)
byte[] b = "Java is my friend ！".getBytes();
//8800為接收方的端口號，netAddress.getByName("localhost")是獲取主機的IP地址
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b,b.length, InetAddress.getByName("localhost"),7788);
ds.send(dp); //發(fā)送數(shù)據(jù)報
System.out.println("數(shù)據(jù)已發(fā)送");
//關(guān)閉流
ds.close();
}
}
package cn.tkrnet.receiver;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class Receiver {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("---接收方---");
//創(chuàng)建數(shù)據(jù)報套接字對象，指定的端口號要和發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的端口號相同
// （不是發(fā)送方的端口號7770，是發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的端口號7788）
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(7788);
//創(chuàng)建接收數(shù)據(jù)報的對象
byte[] b = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b,b.length);
//接收數(shù)據(jù)
ds.receive(dp);
System.out.println(new String(b,0,dp.getLength()));
//關(guān)閉流
ds.close();
}
}
提示：在運行程序時，先運行發(fā)送方程序，還是先運行接收方程序都不會報錯，但是有可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包，一般我們都先運行接收方的程序代碼，再運行發(fā)送方的程序代碼。
Receiver類（接收方）運行結(jié)果：
---接收方---
Sender類（發(fā)送方）運行結(jié)果：
---發(fā)送方---
數(shù)據(jù)已發(fā)送
Sender類（發(fā)送方）運行后，Receiver類（接收方）接收到信息，運行結(jié)果：
---接收方---
Java is my friend ！
實例分析：
只有接收方先啟動運行，才會存在端口號為7788的程序，發(fā)送方才能發(fā)送數(shù)據(jù)到指定端口號7788，接收方才能接收數(shù)據(jù)。
不瞞你說，這也是個超級無敵簡單的單向通信實例。
七、總結(jié)
以上是我分享給大家的關(guān)于網(wǎng)絡通信TCP協(xié)議與UDP協(xié)議的一些總結(jié)。
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