JAVA TCP協(xié)議通信

1、Java語言系列培訓(xùn)TCP協(xié)議通信目錄 vTCP概念、協(xié)議族vJAVA NIOv網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序和主機(jī)字節(jié)序vTCP協(xié)議編解碼vSOCKETvNETTY計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是通過通信鏈路連接到一起的一組計(jì)算機(jī)或設(shè)備的集合，是現(xiàn)代通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。通過網(wǎng)絡(luò)，不同計(jì)算機(jī)用戶之間可以一起共享資源，如磁盤上的文件及打印機(jī)等，也可以彼此之間互相交換數(shù)據(jù)信息。按計(jì)算機(jī)連網(wǎng)區(qū)域的大小，可以把網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network，MAN）和廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI

2、參考模型網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)指的是通信系統(tǒng)的整體框架。它的目的是為網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件、協(xié)議、存取控制和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵要素是協(xié)議和拓?fù)?。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型協(xié)議是指在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合，如交換數(shù)據(jù)的格式、編碼方式、同步方式等。協(xié)議定義了通信的方式和進(jìn)行通信的時(shí)間，主要包括語法、語義和同步3個(gè)關(guān)鍵要素。語法：定義了所交換數(shù)據(jù)的格式和結(jié)構(gòu)，以及數(shù)據(jù)出現(xiàn)的順序。語義：定義了發(fā)送者或接受者所要完成的操作，包括對協(xié)議控制報(bào)文組成成分含義的約定。同步：定義了事件實(shí)現(xiàn)順序以及速度匹配。體現(xiàn)在當(dāng)兩個(gè)實(shí)體進(jìn)行通信時(shí)，數(shù)據(jù)發(fā)送的事件以及發(fā)送的速率。

3、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型OSI參考模型傳輸數(shù)據(jù)的基本過程兩主機(jī)間使用OSI參考模型交換數(shù)據(jù)的基本過程網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型OSI參考模型傳輸數(shù)據(jù)的基本過程經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳遞的過程TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議族TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP的工作過程客戶機(jī)/服務(wù)器模型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序一般是以客戶機(jī)/服務(wù)器模型（Client/Server，C/S）工作?？蛻魴C(jī)和服務(wù)器是指一次通信中的兩個(gè)應(yīng)用程序。主動(dòng)發(fā)起聯(lián)系的一方稱為客戶機(jī)程序，它為用戶提供向網(wǎng)絡(luò)請求服務(wù)的接口；而被動(dòng)等待聯(lián)系的一方稱為服務(wù)器程序，它負(fù)責(zé)接受用戶的服務(wù)請求，提供資源共

4、享，而且可以同時(shí)滿足多個(gè)客戶機(jī)的需求?？蛻魴C(jī)是服務(wù)請求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器模型客戶機(jī)/服務(wù)器模型的工作模型TCP (Transport Control Protocol )面向連接的能夠提供可靠的流式數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議。類似于打電話的過程。URL, URLConnection, Socket, ServerSocket等類都使用TCP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。UDP (User Datagram Protocol )非面向連接的提供不可靠的數(shù)據(jù)包式的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議。類似于從郵局發(fā)送信件的過程。DatagramPacket, DatagramSocket, MulticastSocket等

5、類使用UDP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。JAVA中TCP協(xié)議編程Java中與 Socket編程相關(guān)的包: import java.io.*; import .*;Java 中提供了兩類的TCP Socket: 服務(wù)器端: .Serversocket 客戶端: .socketJAVA中TCP協(xié)議編程JAVA中TCP協(xié)議編程(1)服務(wù)器建立監(jiān)聽進(jìn)程,監(jiān)聽每個(gè)端口是否要求進(jìn)行通信.(2)客戶端創(chuàng)建一個(gè)Socket對象,向服務(wù)器端發(fā)送連接請求.(3)服務(wù)器監(jiān)聽到客戶端的連接請求,創(chuàng)建一個(gè)Socket,與客戶端進(jìn)行通信.(4)建立接收和發(fā)送兩個(gè)緩存區(qū),并打開Socket及其輸入、輸出流.(5)根據(jù)協(xié)議讀寫Sock

6、et內(nèi)容.(6)通信結(jié)束后關(guān)閉Socket.JAVA中TCP協(xié)議編程服務(wù)端ServerSocket示例客戶端Socket示例JAVA中TCP協(xié)議編程從Socket中讀數(shù)據(jù)JAVA IO與NIO阻塞I/O在調(diào)用InputStream.read()方法時(shí)是阻塞的，它會(huì)一直等到數(shù)據(jù)到來時(shí)（或超時(shí)）才會(huì)返回；同樣，在調(diào)用ServerSocket.accept()方法時(shí)，也會(huì)一直阻塞到有客戶端連接才會(huì)返回，每個(gè)客戶端連接過來后，服務(wù)端都會(huì)啟動(dòng)一個(gè)線程去處理該客戶端的請求。阻塞I/O的通信模型示意圖如下：JAVA IO與NIO阻塞IO缺點(diǎn)當(dāng)客戶端多時(shí)，會(huì)創(chuàng)建大量的處理線程。且每個(gè)線程都要占用?？臻g和一些C

7、PU時(shí)間阻塞可能帶來頻繁的上下文切換，且大部分上下文切換可能是無意義的。JAVA IO與NIOJava NIO是在jdk1.4開始使用的，它既可以說成“新I/O”，也可以說成非阻塞式I/O。下面是java NIO的工作原理：由一個(gè)專門的線程來處理所有的 IO 事件，并負(fù)責(zé)分發(fā)。 事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制：事件到的時(shí)候觸發(fā)，而不是同步的去監(jiān)視事件。 線程通訊：線程之間通過 wait,notify 等方式通訊。保證每次上下文切換都是有意義的。減少無謂的線程切換。 JAVA IO與NIOMINANETTYServerSocketChannel主機(jī)字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序不同的CPU有不同的字節(jié)序類型 這些字節(jié)序是指整

8、數(shù)在內(nèi)存中保存的順序 這個(gè)叫做主機(jī)序最常見的有兩種1 Little endian：將低序字節(jié)存儲在起始地址2 Big endian：將高序字節(jié)存儲在起始地址主機(jī)字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序不同的CPU有不同的字節(jié)序類型 這些字節(jié)序是指整數(shù)在內(nèi)存中保存的順序 這個(gè)叫做主機(jī)序最常見的有兩種1 Little endian：將低序字節(jié)存儲在起始地址2 Big endian：將高序字節(jié)存儲在起始地址x86系列CPU都是little-endian的字節(jié)序;例子：在內(nèi)存中雙字0 x01020304(DWORD)的存儲方式內(nèi)存地址4000 4001 4002 4003LE 04 03 02 01 BE 01 02 03

9、 04主機(jī)字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序是TCP/IP中規(guī)定好的一種數(shù)據(jù)表示格式，它與具體的CPU類型、操作系統(tǒng)等無關(guān)，從而可以保證數(shù)據(jù)在不同主機(jī)之間傳輸時(shí)能夠被正確解釋。網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序一般采用big endian排序方式。在網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)時(shí)或是跨平臺開發(fā)時(shí)，應(yīng)該注意保證只用一種字節(jié)序 不然兩方的解釋不一樣就會(huì)產(chǎn)生bug；網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序類型轉(zhuǎn)換（INT-byte4) b3 = (byte) (val 0); b2 = (byte) (val 8); b1 = (byte) (val 16); b0 = (byte) (val 24);主機(jī)字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序示例：258(十進(jìn)制） 00000010=00

10、 00 01 02（十六進(jìn)制）=00000000 00000000 00000001 00000010（二進(jìn)制）byte0= 00000000 00000000 00000001 00000010 24=00000000 00000000 00000000 00000000= 00000000byte1=00000000 00000000 00000001 00000010 1600000000 00000000 00000000 00000000= 00000000主機(jī)字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序byte2= 00000000 00000000 00000001 00000010 8=00000000

11、 00000000 00000000 00000001 = 00000001 byte3=00000000 00000000 00000001 00000010 1600000000 00000000 00000001 00000010 = 00000010 主機(jī)字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序類型轉(zhuǎn)換（ byte4 -INT) int aaa=(b3 & 0 xFF) 0) + (b2 & 0 xFF) 8) + (b1 & 0 xFF) 16) + (b0 & 0 xFF) & | (加，減，乘，除，右移，左移，無符號右移，位與，位或，位異或)操作，均會(huì)

12、是首先將byte轉(zhuǎn)化為int, 再行運(yùn)算。主機(jī)字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序示例：byte0= 00000000 00000000 00000000 00000000&1111111124=00000000 00000000 00000000 00000000byte1= 00000000 00000000 00000000 00000000&11111111 16=00000000 00000000 00000000 00000000主機(jī)字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序byte2=00000000 00000000 00000000 00000001&111111118=00000000 00

13、000000 00000001 00000000byte3= 00000000 00000000 00000000 00000010&11111111 0=00000000 00000000 00000000 00000010btye0|byte1|byte2|byte3|00000000 00000000 00000001 00000010=00 00 01 02（十六進(jìn)制）=258(十進(jìn)制）示例見SVN源碼https:/qcsvn/svn/RDTrain/branches/TcpTrain內(nèi)容回顧本節(jié)內(nèi)容回顧v網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序v消息打包解包vNETTY服務(wù)使用vSOCKT客戶端使用v歡迎各位提問習(xí)題習(xí)題上傳地址：https:/qcsvn/svn/RDTrain/tags/train/TCP工程名：tcp_姓名全拼習(xí)題字段名字段名類型類型長度長度備注備