Android网络编程之TCP/UDP学习

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本文部分资料来源于网络&＃xff0c;仅作为学习纪录用途。

Andorid网络编程简介&＃xff1a;

通过网络实现客户端与服务端数据的共享访问

网络通讯模型

开放系统互连参考模型:

• 应用层&＃xff1a;通讯的应用程序&＃xff08;类似快递客户端&＃xff09;
• 表示层&＃xff1a;数据的表示格式&＃xff08;类似快递的种类&＃xff09;
• 会话层&＃xff1a;开始、控制和结束一个会话&＃xff08;类似快递点接揽业务&＃xff09;
• 传输层&＃xff1a;网络传输的通讯规则&＃xff08;类似快递运输的方式和规则&＃xff09;
• 网络层&＃xff1a;识别目标机器的IP地址&＃xff08;类似快递投放的目标地点&＃xff09;
• 数据链路层&＃xff1a;单个链路传输数据规则&＃xff0c;主要由运营商来定义。&＃xff08;类似快递公司对于具体城市定义的规则&＃xff09;
• 物理层&＃xff1a;传输介质的特性标准&＃xff08;类似快递运输的过程&＃xff09;

TCP/IP 模型 4 层&＃xff1a;

• 应用层
• 传输层
• 网络层
• 主机至网络层

一个应用层应用一般都会使用到两个传输层协议之一&＃xff1a;
面向连接的 TCP 传输控制协议和面向无连接的 UDP 用户数据报协议。

下面分析 TCP/IP 协议栈中常用的 IP、 TCP 和 UDP 协议。

• TPC面向连接&＃xff0c;具有可靠性&＃xff0c;流控制&＃xff0c;错误恢复等特性。
• UDP面向无连接&＃xff0c;比较简单&＃xff0c;UDP头包含字节较少&＃xff0c;所以比TCP负载消耗少。

UDP 用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用&＃xff0c;包括网络视频会议系统在内的众多的客户端 / 服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。 UDP 协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据报的形式。

网络三要素

• IP地址&＃xff1a;32位二进制&＃xff0c;划分为4段&＃xff0c;每段范围0-255&＃xff0c;采用十进制表示。

  1&＃xff0e; A类IP地址
  一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成&＃xff0c;网络地址的最高位必须是“0”&＃xff0c; 地址范围从1.0.0.0 到126.0.0.0。可用的A类网络有126个&＃xff0c;每个网络能容纳1亿多个主机。

  2&＃xff0e; B类IP地址
  一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成&＃xff0c;网络地址的最高位必须是“10”&＃xff0c;地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个&＃xff0c;每个网络能容纳6万多个主机 。

  3&＃xff0e; C类IP地址
  一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成&＃xff0c;网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个&＃xff0c;每个网络能容纳254个主机。

  4&＃xff0e; D,E类IP地址不常用&＃xff0c;另外127.0.0.1是本机回环地址。

• 端口号

  1. 用于标识进程的逻辑地址&＃xff0c;不同进程的标识
  2. 有效端口&＃xff1a;0~65535&＃xff0c;其中0-1024系统使用或保留端口
  3. 一般说的都是软件意义上的端口
  4. IP地址类似于门牌号&＃xff0c;端口类似于房间号

• 传输协议

  1. TCP
     TCP&＃xff08;Transmission Control Protocol 传输控制协议
     面向连接&＃xff0c;基于字节流的传输层通信协议。
     位于IP协议之上&＃xff0c;可靠的端对端协议
     重发技术&＃xff0c;保证数据内容准确
     大数据量传输
     三次握手完成连接&＃xff0c;属于可选协议
     必须建立连接&＃xff0c;效率稍低
     类似于打电话

  2. UDP
     用户数据报协议
     无连接&＃xff0c;速度快&＃xff0c;不可靠的传输层协议
     位于IP协议之上&＃xff0c;即UDP数据报&＃xff08;64K内&＃xff09;是封装在IP数据包中进行传输
     类似于发快递&＃xff0c;发短信&＃xff0c;常用于网络视频会议等情景

  3. IP
     TCP/IP协议模型中关键部分&＃xff0c;Internet中所有数据包都通过IP包的方式进行传输。
     能够适应不同的网络硬件。
     无连接
     不可靠

InetAddress.java

* &＃64;see java.net.InetAddress#getByAddress(byte[])
* &＃64;see java.net.InetAddress#getByAddress(java.lang.String, byte[])
* &＃64;see java.net.InetAddress#getAllByName(java.lang.String)
* &＃64;see java.net.InetAddress#getByName(java.lang.String)
* &＃64;see java.net.InetAddress#getLocalHost()

Socket对象

• 套接字&＃xff0c;为网络服务提供的一种机制
• 通信两端都是Socket
• 应用程序通过Socket向网络发送请求或响应网络请求
• 位于会话层

TCP工作流程

TCP 服务器端工作的主要步骤如下。
步骤 1　调用 ServerSocket&＃xff08; int port&＃xff09; 创建一个 ServerSocket&＃xff0c; 并绑定到指定端口上。
步骤 2　调用 accept()&＃xff0c; 监听连接请求&＃xff0c; 如果客户端请求连接&＃xff0c; 则接受连接&＃xff0c;返回通信套接字。
步 骤 3　 调 用 Socket 类 的 getOutputStream() 和 getInputStream() 获 取 输 出 和 输 入 流&＃xff0c;
开始网络数据的发送和接收。
步骤 4　关闭通信套接字。

示例代码如下所示&＃xff1a;

public class TcpReceiveDemo {public static void main(String[] argv) throws IOException {// 1. 创建serverSocket服务器端对象 监听具体的端口ServerSocket ss &＃61; new ServerSocket(10002);// 2. 获取具体的连接客户端对象Socket s &＃61; ss.accept(); // 阻塞式String ip &＃61; s.getInetAddress().getHostAddress();System.out.println(ip &＃43; "--------connected---------");// 3. 通过客户端对象获取读取流对象&＃xff0c;读取客户端发送的消息InputStream in &＃61; s.getInputStream();byte[] buff &＃61; new byte[1024];int len &＃61; in.read(buff);String str &＃61; new String(buff, 0, len);System.out.println("Client: " &＃43; str);// 4. 获取socket对象&＃xff0c;将数据写入客户端OutputStream out &＃61; s.getOutputStream();out.write("已收到".getBytes());// 5. 关闭流对象s.close();ss.close();}
}

TCP 客户端工作的主要步骤如下。
步骤 1　调用 Socket() 创建一个流套接字&＃xff0c; 并连接到服务器端。
步骤 2　调用 Socket 类的 getOutputStream() 和 getInputStream() 方法获取输出和输入
流&＃xff0c; 开始网络数据的发送和接收。
步骤 3　关闭通信套接字。

编写 TCP 客户端代码如下所示&＃xff1a;

public class TcpSendDemo {public static void main(String[] argv) throws IOException {// 1. 创建客户端socket服务 指定目标地址及端口Socket s &＃61; new Socket("192.168.0.103", 10002);// 2. 通过socket对象向服务器写入数据OutputStream out &＃61; s.getOutputStream();out.write("Hello&＃xff0c;服务器&＃xff01;&＃xff01;".getBytes());// 2.1 通过socket对象获取服务器返回的数据InputStream in &＃61; s.getInputStream();byte[] buff &＃61; new byte[1024];int len &＃61; in.read(buff);String str &＃61; new String(buff, 0, len);System.out.println("server: " &＃43; str);// 3. 关闭资源s.close();}
}

测试流程同下面的UDP

UDP工作流程

UDP 服务器端工作的主要步骤如下。
步骤 1　调用 DatagramSocket(int port) 创建一个数据报套接字&＃xff0c; 并绑定到指定端口上。
步骤 2　调用 DatagramPacket&＃xff08; byte[]buf,int length&＃xff09;&＃xff0c; 建立一个字节数组以接收 UDP 包。
步骤 3　调用 DatagramSocket 类的 receive()&＃xff0c; 接受 UDP 包。
步骤 4　关闭数据报套接字。

public class UdpReceiveDemo {public static void main(String[] argv) throws IOException {// 建立udp socket服务DatagramSocket socket &＃61; new DatagramSocket(9527);while(true){byte[] buff &＃61; new byte[1024];// 准备用于存储发送数据的数据包DatagramPacket dp &＃61; new DatagramPacket(buff, buff.length);// 阻塞式的接收方法socket.receive(dp);String ip &＃61; dp.getAddress().getHostAddress();String text &＃61; new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());System.out.println("ip:" &＃43; ip &＃43; "; 发送内容&＃xff1a;" &＃43; text &＃43; "; 端口&＃xff1a;" &＃43; dp.getPort());}// 由于这里一直在等待接收数据包&＃xff0c;所以没有关闭资源// socket.close();}
}

UDP 客户端工作的主要步骤如下。
步骤 1　调用 DatagramSocket() 创建一个数据包套接字。
步骤 2　调用 DatagramPacket&＃xff08; byte[]buf,int offset,int length,InetAddress address,int port&＃xff09;&＃xff0c;
建立要发送的 UDP 包。
步骤 3　调用 DatagramSocket 类的 send() 发送 UDP 包。
步骤 4　关闭数据报套接字。

public class UdpSendDemo {public static void main(String[] argv) throws IOException {// 建立udp socket服务DatagramSocket socket &＃61; new DatagramSocket(8888);// 准备需要发送的数据BufferedReader br &＃61; new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));String line &＃61; null;while ((line &＃61; br.readLine()) !&＃61; null) {byte[] buff &＃61; line.getBytes(); // 数据转换成字节数组// 将需要发送的数据封装成数据包DatagramPacket dp &＃61; new DatagramPacket(buff, buff.length, InetAddress.getByName("192.168.0.103"),9527);// 调用send方法将数据包发送socket.send(dp);if ("886".equals(line)) {break;}}// 关闭资源socket.close();}
}

• 发送端端口8888和接收端端口9527都是自定义的
• 192.168.0.103是接收端的地址&＃xff0c;由于在本地主机上做实验&＃xff0c;所以用的是本机IP
• BufferedReader br &＃61; new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)) 将标准输入流转换成BufferedReader。

联合测试查看实验现象&＃xff1a;
1. 将发送和接收端两个java文件单独拷贝出来&＃xff0c;并去掉文件中的包名
2. 使用javac分别编译&＃xff0c;并在两个终端中使用java运行。
3. 在运行发送端程序的终端输入字符&＃xff0c;并在运行接收端程序的终端进行查看
实验现象&＃xff1a;

项目源码地址