三分钟让你看懂java网络通信

三分钟让你看懂java网络通信


在进入网络通信之前，让我们来普及一点网络基础概念。如果你是有一定的计算机网络基础，请直接跳到第五点之后开始阅读。

第一、 什么是计算机网络？
书本上那些文绉绉的概念我们可以不去理，我告诉你，我们两台电脑连在一起就组成了一个计算机网络。其实我们的电脑甚至是全世界的电脑都是连着的，只要你的电脑连着网，你就在这个巨大的计算机网络里，你也许会问为什么我和他们是连着的啊？大家知道自己是怎么上的网？ADSL是吧，拨号上网。换个比方说吧，我们在公司我们的电脑通过网线，双绞线，然后是Hub（集线器），连接到胡哥的电脑，然后胡哥的机子通过拨号，ADSL，连到电信的网关那儿，然后中国电信通过海底光缆和美国电信网关连接，然后再像刚刚我们连接中国电信一样，逆推过去，连接到美国每一台联网的计算机。所以说只要你连着网，你就是和全世界的在线用户连着。这是一个巨大的计算机网络。非常巨大。
第二、 计算机网络的主要功能？
资源共享、信息传输与集中处理、均衡负荷与分布处理、综合信息服务（www/综合数字网络 ISDN）。这些个功能，不多说。这些你不平时都在用么？你的资源能够上传共享给其他人，有的人平时还很喜欢聊QQ，是吧，所以上面说的这四个也许还有更多的什么功能都是些冠冕堂皇的话，稍微看下就好。用了自然就晓得了。
第三、 什么是网络通信协议？
我来问你，为什么你说话身边的人能够听的懂，别人说的话你为什么也能够听懂，而为什么如果你去对一个外国人说话或者一个外国人来和你说话你们却互相听不懂呢？你会说废话嘛因为我说的是中文，是汉语，中国人说的都是汉语，而外国人说的是另一种语言，是外语。就是这样，网络通信协议就像我们的中文一样，她就是我们之间的共同语言，他规定了我们之间怎么说话，我先说什么你再说什么，你怎么说，而我应该怎么听。而网络通信得先规定约定一些俗成的网络通信协议，先说好，两台计算机之间什么收发信息，信息格式是什么，信息怎么发，怎么接收，而万一出错怎么办怎么处理。没有了这个协议，两台电脑就不知道互相之间怎么说话，就像你对一头大母猪说完爱你，而人家根本就不知道你在说什么。
在这儿和大家提一下网络协议的分层思想。学过计算机网络的同学都知道有两种基本的国际标准分层模型，一个是OSI参考模型，一个是TCP/IP参考模型。OSI参考模型，是国际标准化组织搞出来的开放互联传统模型，一共有七层：物理/数据链路/网络/传输/会话/表示/应用。学网络和硬件的一般都要熟悉这七层标准，至于这七层都是干嘛的，大家自己问度娘或者自己看关于网络的书去。（中南大学高阳教授主编了一本叫《计算机网络原理与实用技术》的书，里边很详尽的介绍了这个OSI参考模型，没记错的话应该是在第一章1.4.5里，是放在TCP/IP协议之后的……）这里就不多说了，因为对于咱们编程的软件人员来说，实际当中的应用，是分为四层，也就是TCP/IP参考模型。最底层物理+数据链路层/网络层/传输层/应用层。我们编的程序是位于应用层，所以说，我们一直是在和哪一层打交道？TCP/IP层。我们编写一个程序发送一些数据，发给传输层，TCP/IP层，在这一层对数据进行封装，按照先前约定的协议，然后走向下一层，通过网线，再走到物理数据链路层，这时候数据就变成了一连串的01010101，到达对面之后逆推上面的过程，进行解封，ok，信息发送完毕。这儿涉及到比较多的网络底层，目前我们不需要过多了解，因为我们要做的工作不需要了解牵扯到到这么底层的东西，如果你想深入了解或者今后你想做杀毒软件什么的，去读《TCP/IP详解》。

第四、 IP——（Internet Protocol网络之间互连的协议）？
你不用管其他的，你只需要知道IP这个东西给我们做出的最大贡献，就是给我们每一台电脑提供了一个独一无二的IP地址。你想我的机器要和你的机器交流说话，我得知道你的机器叫什么，你的机器得有一个独一无二的区别标识，否则的话我就不知道传的信息有没有传到你那儿，也不知道这信息到底传给谁。IP地址这东西我们都知道吧？像我的本机IP: 113.240.187.242 这是湖南省长沙市的IP。他是由四个字节组成的（也就是说每一个值不能超过255）。（这个是IPV4，能够组成将近四亿多地址，现在已经出来了IPV6，高档货，八个字节，地址数是IPV4的几何倍数）IPV4的IP地址按照其网络IP段和主机IP段占的字节数分ABC三类网。这个这里不说，大家自己去了解，好吧？拿高阳教授的那本书翻翻。顺带看看子网掩码啊网关啊什么的。自己去了解。在这儿我就累得给你敲了。
第五、 TCP协议和UDP协议？
好了，上一步里我们通过独一无二的IP地址找到了对方连在了一起。我们可以通话了，关于通话我们有两种方式：
第一、 TCP协议，什么叫TCP协议？Transmission Control Protocol 传输控制协议TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议。什么叫可靠的？打个比方，我们打电话，上一步通过IP找到对方就相当于拨号打通了你的电话，你拿起电话接了，我说一句“喂？”，如果你这边不回应，我就会杵这儿一直“喂”下去，是不？因为不知道你那边到底接到了听到了我的话没有，所以你这边一定要告诉我你听到了你收到了我刚刚的那句信息，我才会接着给你说下面的话给你发下面的数据。我每发一次信息我要你给我确认收到了，然后我再给你发接下来的东西，这个就叫可靠。在TCP/IP协议里边这叫“三次握手”机制。怎么握手，握手是怎么回事，问度娘，好吧？
第二、 UDP协议。User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，是 OSI 参考模型中一种无连接的传输层协议。UDP这种方式相对于TCP来说更加简单。UDP说话就是，我给你说一句话，你听没听到我不管。就像发电报，“黄河黄河我是长江！”哐当一下就发出去了。不管黄河收到没有。两种方式一种安全可靠但是慢，一种简单快捷但是不可靠。根据不同的需求选择。像我们平时聊QQ开视频啊什么的，用的就是UDP，因为我们传输的这些个数据丢个一两个包什么的无所谓，顶多就是视频多了几个马赛克，是吧。那么平时我们玩的网络游戏，像CF啊魔兽世界啊，是哪一种呢？自己想，好吧？
第三、 中南-马志丹 http://java-mzd.javaeye.com 惊喜看得到！


基础普及完了，接下来我们来看看为什么要去做网络通信。这一段我就简单点说。在计算机刚出来那会儿 ，那时候的人们都觉得计算机这东西就是主要为计算而存在的就是一个计算工具，但是自从1983年起，TCP\IP协议的出现，让计算机从此转变为了人们的一个交流工具。自那以后，只要你有一台电脑，不管你是开网页看电影，还是上人人找朋友，不管你是登邮箱收发邮件，还是登QQ聊天，你的生活的方方面面都离不开那电脑屏幕后边的网络技术。换句话说，如果没有了网络通信技术，电脑以及大多数软件将会失去他们原有的生命力。就像一棵大树没有根。没有网络通信就没有如今繁荣的QQ世界，没有了网络通信，世界上那些个IT巨头诸如IBM诸如谷歌，将会如断线风筝落日残阳。我想说，如果你不懂网络通信技术，你就不是一个合格的程序员，如果你不精通网络通信技术，你就无法开发出一款真正优秀的营运软件！除非你想永远停留在枯燥的单机时代，你想让自己的技术永远留在表层。

现在，让我们来考虑如何实现。
在做实现之前，我想先让大家明白几个概念：
1） Socket
A. 两个Java应用程序可通过一个双向的网络通信连接实现数据交换，这个双向链路的一端称为一个Socket
B. Socket通常用来实现client-server连接
C. Java.net包中定义的两个类Socket和ServerSocket，分别用来实现双向连接的client和server端
D. 建立连接时所需要的寻址信息为远程计算机的IP地址和端口号（Port number）
上面我们提到了IP地址，那是每一台电脑独一无二的一个地址标识，是为了对方计算机能够找得到你给你发信息。建立连接我们很显然需要这个信息才能够完成。那么这个端口号又是用来干什么的呢？举个例子，假如说我电脑上现在上着人人和QQ，你的电脑上也是上着人人和QQ，如果我用QQ给你发一条消息他怎么知道就发到你的QQ上而不会在你的人人上呢？是吧？所以说光用IP地址是无法区分到不同的应用程序的。所以需要端口号来达到这个作用。端口号在计算机内部是用两个字节来表示，也就是说总共有65536个端口。在这儿需要注意下面两个点：
•1.1024之前的端口我们自己编的程序不要征用它，因为这些端口是给系统用的。比如说80端口，胡哥给咱们讲过的。干嘛的？负责处理HTTP上网访问网页等等的端口。还有就是21端口，FTP的，是吧？还有其他的一些著名端口，想知道问度娘去，好吧？在这里就不罗嗦了。
•2.TCP端口和UDP端口是分开的，比如说TCP有个8888端口，他和你的UDP8888端口是不一样的。
•3.上述每一类有65536个端口。也就是说我们的计算机能够运行131072个程序，只要你电脑吃得消。



既然要实现通信，那我们肯定要确定两个通信对象，一个是服务器对象server，一个是客户端对象client。我们需要知道，这两个对象是两个应用程序，他们的对话，是两个不同的程序之间的对话。你会说我只有两个对象也还没法实现他们之间的交互啊，不用急，我也知道他们两个不是神仙会心有灵犀。两个对象之间想要实现互相之间的信息交互，就必须要有一个通道。这个通道就像是一根管子，一头扎在服务器端，一头插在客户端。信息就在这根管子里来来往往。这根管子怎么插呢，插在哪儿呢？这个时候就需要用到刚刚提到的Socket了。
Socket的意思呢就是一个插座，服务器和客户端各有一个插座，安插在各自的一个端口上，管子插在这两个插座上，然后在他们这两个端口上接入数据流。Socket通常用来实现server-client连接。Java里面有一个包java.net，他下边有定义了两个类，Socket和ServerSocket，分别用来实现双向连接的server端和client端。

接下来我们来建立TCP服务器端和客户端。
服务器端：我们用的是ServerSocket，新建一个server插座，并且交给他一个端口号，这个插座他有一个非常方便的构造方法ServerSocket(int port)，让他知道自己监听哪一个端口，然后新建一个socket对象，开机，并用.accept语句让他处在待机状态，等待接受client的接入。一旦有客户端接入就将它赋给新建的Socket对象，并且用.getInputStream以及.getOutputStream命令获得他的输入输出流。这个流，就是一根管子，信息都在这根管子里流通。这样说东西不怎么好说，那么我们就在这个流上面再包一层，将这个流封装成DataOutputStream(),DataInputStream。然后就可以利用输出流（这个是相对于服务器来说，这个输出流到了客户端就成了输入流了）来.write信息，利用输入流来.read()获取客户端发来的信息。Ok，接收完了，.close关闭输入输出流，以及关闭socket，关机。

客户端：写法和服务器端有点类似，新建一个插座，这儿需要留意的是，客户端需要用到的插座是Socket而不是ServerSocket，新建一个Socket牌插座，同样用他的Socket（String host，int port）构造方法方法给他一个IP地址和端口号，让它拨打区号以及具体电话号，这个和服务器端的IP地址以及端口号要一致，ok，这个时候server就相当于申请连接到服务器的某一个端口上了。两个程序就等于是连接上了。但是有些人就会问了啊，这只是客户端申请连接，人家服务器接不接受呢。好，前面我们的服务器不是提到了.accept么，这个方法就是用来接受客户端的，这个时候就是：你申请连接，我接受连接，接下来，照着上面服务器一样，客户端也获取到自己的输入输出流，封装，用输出流写出信息。咱们之间就可以互相通信了。还有一个问题啊，要是如果有另一个客户端接入了呢？简单，那就再.accept一下。如果有N多客户端接入，那就不断的.accept，不断循环它。这个问题大家都知道可以用while语句。

具体的敲法，请看我给大家附上的代码实现。下面给大家看下Socket通信模型。看着这个模型，再回头看看上面给大家唠叨的那些个点，我想大家都知道服务器和客户端该怎么去写怎么去实现通信了吧？
好了，这一段“三分钟让你看懂”到此就结束了，想来大家对网络通信也该有了一个相对清晰的认识。如果你还想了解学习更多的网络通信方面的知识，如果你还想知道如何去实现一些更多的通信功能，比如建立公共聊天室实现群聊，又比如建立一个以互联网为基础的以网络画板为主体的协助平台，又比如，你想做一个自己的软件来实现像QQ一样MSN一样或者像人人桌面一样的各种功能……请继续关注我们的随后更新。请记住，我们是ZCL，我们是一群简单快乐的牧码人！




后记：第一篇正儿八经的技术日志，4K多全手打，这样说起来应该蛮自豪的感觉。但是说实话还是觉得自己写的有些乱。自己只是把课堂上老师们讲的一些知识点，根据自己敲的代码以及做了的一些课堂笔记，罗列了出来。也查了一些在线资料和书籍，像度娘，像学校发的那本我都没怎么动过的《计算机网络原理和实用技术》。在前面花了好些篇幅来讲计算机网络基础知识，是因为我给自己定下的目标就是让任何一个人甚至你是没怎么学过接触过java或者计算机网络这一块，看了我的博客之后，都能够对网络通信有一个比较清晰的认识，而让接触过java的人知道怎么样初步的去实现两个软件或者说程序之间的通信，知道他们之间是怎么回事儿并且自己动手实现它。这确实是一个有点难度的过程。但是你如果把这个都搞定了，那么，你的java网络通信就基本可以说入了一个门了。我似乎听见了胡哥用他那一惯的口吻在我身后说，这种程度，要说入门还早的很呢！当然咯，就算我现在做到网络画图板做到网络文件传输，也感觉自己只是进了一个门，门后的世界无比之大，等待我们不断的去探索，去创新，去创造它。生命有限，学海无涯；人有老时，学无止境嘛。发现的问题蛮多。但获得的收获也不少。果然检验自己是否学会掌握一个东西的最好办法就是尝试着去教给别人。只有你能够很清晰的把事儿给别人说清楚了教会了，你才能说自己懂了。写完这篇博客，感觉自己对网络通信的理解又加深了一些，对其中的一些知识点的掌握也更加牢靠了一些。只言片语薄闻浅见，希望大家多多批评不吝赐教！
最后的最后：用胡哥的一句话来与君共勉吧！
标准即平庸，合格即废物。

 

 

（附）服务器端代码：

package con120722;

import java.net.*; 
import java.io.*; 

public class Server 
{ 
private ServerSocket ss; 
private Socket socket; 
private BufferedReader in; 
private PrintWriter out; 

public Server() 
{ 
try 
{ 
ss = new ServerSocket(10000); 

while (true) 
{ 
socket = ss.accept(); 
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); 
out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(),true); 

String line = in.readLine(); 
out.println("you input is :" + line); 
out.close(); 
in.close(); 
socket.close(); 
} 
} 
catch (IOException e) 
{} 
} 

public static void main(String[] args) 
{ 
new Server(); 
} 
} 

 

客户端代码：

 

package con120722;

import java.io.*; 
import java.net.*; 

public class Client 
{ 
Socket socket; 
BufferedReader in; 
PrintWriter out; 

public Client() 
{ 
try 
{ 
socket = new Socket("localhost", 10000); 
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); 
out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(),true); 
BufferedReader line = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 

out.println(line.readLine()); 
line.close(); 
out.close(); 
in.close(); 
socket.close(); 
} 
catch (IOException e) 
{} 
} 

public static void main(String[] args) 
{ 
new Client(); 
} 
} 

 

评论

3 楼 半叶玫瑰 2016-04-15  

特别棒，适合我这种菜鸟级别，感谢博主的辛勤付出

2 楼 i_lolo 2012-07-31  

xaocaotanghui 写道

似乎大概讲了下Socket编程，入门还行

嗯，就是给大家入门用的……我的想法是看了这些能够让大家对java网络通信有一个相对初步的认识，看完之后你能够知道什么是网络通信，能够用自己的代码来实现一个基本的socket模型下的网络通信……诶，还是需要努力才行，我才不过是小白而已……谢谢你的留言！

1 楼 xaocaotanghui 2012-07-31  

似乎大概讲了下Socket编程，入门还行