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网络编程基础

1.1 网络通信协议

在计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议。这些协议对数据的传输格式、传输速率和传输步骤等做了统一规定。最常用的协议是TCP/IP协议组，包括TCP和IP协议。

TCP/IP协议分为四层：

• 链路层：定义物理传输通道，负责驱动和接口。
• 网络层：处理数据分组和传输，使用IP、ICMP、IGMP协议。
• 传输层：使用TCP或UDP协议进行通信，TCP是面向连接的协议，UDP是无连接的协议。
• 应用层：提供网络服务，如HTTP、FTP、DNS等。

1.2 IP地址与端口号

IP地址用于标识计算机，目前普及的是IPv4，每个IP地址由4个字节组成。IPv6则由16个字节组成，解决了IPv4地址不足的问题。IP地址分为A、B、C类和特定地址如127.0.0.1（本地回环地址）。

端口号用于区分应用程序，范围是0-65535。常用端口号0-1023用于网络服务，1024以上用于用户应用。

1.3 InetAddress类

InetAddress类用于处理IP地址。常用方法包括：

• getAddress()：获取IP地址字节数组。
• getByName(String host)：通过主机名获取IP地址。
• getHostAddress()：获取IP地址字符串。
• getHostName()：获取主机名。

示例：

InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();System.out.println(localHost.getHostAddress());InetAddress baiDuAddress = InetAddress.getByName("www.baidu.com");System.out.println(baiDuAddress.getHostAddress());

1.4 UDP与TCP协议

UDP是无连接协议，通信时不建立连接，适合实时应用如视频会议。常用类包括DatagramSocket和DatagramPacket。

TCP是面向连接的协议，建立连接后确保数据可靠传输。连接过程包括三次握手建立连接，四次挥手断开连接。适合可靠数据传输，如文件下载。

2. UDP通信

2.1 UDP通信简介

UDP通信不建立连接，数据通过DatagramPacket封装发送或接收。发送端需要指定目标IP和端口，接收端只需接收数据。

2.2 DatagramPacket类

DatagramPacket用于封装UDP数据，构造方法有：

• DatagramPacket(byte[] buf, int length)
• DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length)
• DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress addr, int port)
• DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, InetAddress addr, int port)

2.3 DatagramSocket类

DatagramSocket用于创建UDP发送端和接收端。构造方法有：

• DatagramSocket()
• DatagramSocket(int port)
• DatagramSocket(int port, InetAddress addr)

示例：发送端：

DatagramSocket client = new DatagramSocket(7777);DatagramPacket packet = new DatagramPacket("Hello World".getBytes(), "localhost", 8888);client.send(packet);

接收端：

DatagramSocket receiver = new DatagramSocket(8888);byte[] buf = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);receiver.receive(packet);System.out.println(new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));

3. TCP通信

3.1 TCP通信简介

TCP通信建立连接，确保数据可靠传输。JDK提供ServerSocket和Socket类。

3.2 ServerSocket类

ServerSocket用于创建服务器端程序，常用构造方法：

• ServerSocket()
• ServerSocket(int port)
• ServerSocket(int port, int backlog)
• ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress addr)

常用方法：

• accept(): 等待客户端连接。
• bind(SocketAddress endpoint)
• isClosed()
• close()

3.3 Socket类

Socket用于创建客户端程序，常用构造方法：

• Socket()
• Socket(String host, int port)
• Socket(InetAddress address, int port)

常用方法：

• getPort()
• getInputStream()
• getOutputStream()
• close()

3.4 简单TCP编程

服务端：

ServerSocket server = new ServerSocket(7788);Socket clientSocket = server.accept();OutputStream os = clientSocket.getOutputStream();os.write("服务器响应".getBytes());os.close();clientSocket.close();

客户端：

Socket client = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 7788);InputStream is = client.getInputStream();byte[] buf = new byte[1024];int len = is.read(buf);System.out.println(new String(buf, 0, len));is.close();client.close();

通过以上方法，可以实现TCP和UDP通信，适用于不同场景的网络编程需求。

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