面试经常被问的 TCP 与 UDP 协议
网络编程有三个要素，分别是IP地址、端口号和通信协议，那本文主要讲述的是TCP与UDP这两种通信协议，以及编程的实现。
首先，我们需要了解一下IP地址、端口号、通信协议的相关知识。
一、IP地址
网络中的计算机使用IP地址来进行唯一标识，IP地址有IPv4和IPv6两种类型。IPv4采用十进制或二进制表示形式，十进制是一种比较常用的表示形式，如192.168.1.131，IPv6采用十六进制表示形式，一般不常用。
如何查看IP地址相关信息：
在Windows系统下，打开cmd，输入命令ipconfig，按回车即可查看。在Linux或Mac系统下，打开终端，使用ifconfig命令，按回车即可查看。
二、端口号
端口号是计算机中的应用程序的一个整数数字标号，用来区分不同的应用程序。
0 ~ 1024 为被系统使用或保留的端口号，0 ~ 65535为有效的端口号，也就是说我们要对一些程序定义端口号的时候，要选择1024 ~ 65535范围内的整数数字。
比如，以前学过的MySQL的端口号是3306，SQLServer的端口号是1433，查了一下Oracle的端口号是1521。
一定要把这些数据库对应的端口号，藏在深深的脑海里，以后在连接数据库的时候，会使用到端口号。
三、通信协议
说的通俗一点，通信协议就是网络通信中的规则，分为TCP协议和UDP协议两种。
第一种：TCP协议
英文名：Transmission Control Protocol 中文名：传输控制协议 协议说明：TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
举例：打电话，需要双方都接通，才能进行对话
特点：效率低，数据传输比较安全
第二种：UDP协议
英文名：User Datagram Protocol 中文名：数据报协议 协议说明：UDP是一种面向无连接的传输层通信协议。
举例：发短信，不需要双方建立连接，But，数据报的大小应限制在64k以内
特点：效率高，数据传输不安全，容易丢包
四、三要素关系图与网络模型图
1、网络编程三要素关系图
注：图中端口号、IP地址为演示，并非真实
2、OSI参考模型与TCP/IP参考模型
五、TCP编程
TCP是基于字节流的传输层通信协议，所以TCP编程是基于IO流编程。
对于客户端，我们需要使用Socket类来创建对象。对于服务器端，我们需要使用ServerSocket来创建对象，通过对象调用accept()方法来进行监听是否有客户端访问。
客户端与服务器端图解：
客户端与服务器端实现步骤：
前提：创建一个项目，在项目中创建两个模块（model），一个模块用来放客户端相关代码，一个模块用来放服务器端相关代码。
目录结构如下图：
客户端：
1、创建Socket对象，并指定服务器端应用程序的端口号和服务器端主机的IP地址。
2、使用Socket的对象调用getOutputStream()方法来获取字节输出流对象。
3、调用字节输出流的write(byte[] buf)或者write(int b)向服务器发送指定数据。
4、记得关闭流。
服务器端：
1、创建ServerSocket对象，并指定该应用程序的端口号，端口号必须和客户端指定的端口号一样。
2、使用ServerSocket对象的accept()方法来监听客户端发送过来的请求，返回值为Socket对象。
3、调用Socket对象的getInputStream()方法获取字节输入流对象
4、调用字节输入流对象的read(byte[] buf)或read()方法获取数据。
5、记得关闭流。
实例：
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 {
//创建Socket对象，指定要发送到服务器端的IP地址，以及服务器端应用程序接收的端口号
//localhost代表本机IP地址
Socket client = new Socket("localhost",9000);
//获取输出流，用于向服务器端发送数据
OutputStream os = client.getOutputStream();
os.write("Java is my friend !".getBytes());
System.out.println("信息已发送");
//关闭流
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("--服务器端已开启--");
//创建ServerSocket对象，这里的端口号必须与客户端的端口号相同
ServerSocket server = new ServerSocket(9000);
//调用方法accept()，用来监听客户端发来的请求
Socket socket = server.accept();
//获取输入流对象
InputStream is = socket.getInputStream();
//读取输入流中的数据
int b = 0;
while ((b =is.read()) != -1){
System.out.print((char)b);
}
//关闭流
is.close();
socket.close();
server.close();
}
}
提示：在运行程序时，一定要先运行服务器端的程序代码，再运行客户端的程序代码。因为客户端要向服务器发送请求，前提是服务器端要处于开启状态。
Server类（服务器端）运行结果：
--服务器端已开启--
Client类（客户端）运行结果：
信息已发送
Client类（客户端）运行后，Server类（服务器端）收到信息，运行结果：
--服务器端已开启--
Java is my friend !
实例分析：
服务器端启动后，服务器端的accept()方法一直处于监听状态，直到客户端连接了服务器，服务器端再从流中读取客户端发来的数据。
恕我直言，这是一个超级无敌简单的单向通信实例。
六、UDP编程
UDP使用数据报进行数据传输，没有客户端与服务器端之分，只有发送方与接收方，两者哪个先启动都不会报错，但是会出现数据丢包现象。发送的内容有字数限制，大小必须限制在64k以内。
发送方与接收方实现步骤：
前提：创建一个项目，在项目中创建两个模块（model），一个模块用来放发送方相关代码，一个模块用来放接收方相关代码。
目录结构如下图
发送方：
1、创建DatagramSocket对象，可以指定应用程序的端口号，也可以不指定。
2、准备需要发送的数据
3、创建DatagramPacket对象，用来对发送的数据进行打包，需要指定发送内容、发送多少、发送到哪里和接收方的端口号四个参数。
4、调用DatagramSocket对象的send()方法发送数据。
5、记得关闭流。
接收方：
1、创建DatagramSocket对象，指定接收方的端口号，这个必须指定。
2、创建一个byte类型数组，用来接收发送方发送过来的数据。
3、创建DatagramPacket对象，准备接收数据。
4、调用DatagramSocket对象的receive()方法用于接收数据。
5、使用String类的构造方法将byte类型的数组中的数据转化成String类型并显示。
6、记得关闭流。
实例：
发送方发送信息，接收方接收信息，并显示。
package cn.tkrnet.Sender;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
public class Sender {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建接受或发送的数据报套接字，并指定发送方的端口号为7770
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(7770); //端口号也可以不指定
System.out.println("---发送方---");
//创建数据报对象，用来发送数据
byte[] b = "Java is my friend ！".getBytes();
//8800为接收方的端口号，netAddress.getByName("localhost")是获取主机的IP地址
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b,b.length, InetAddress.getByName("localhost"),7788);
ds.send(dp); //发送数据报
System.out.println("数据已发送");
//关闭流
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---");
//创建数据报套接字对象，指定的端口号要和发送方发送数据的端口号相同
// （不是发送方的端口号7770，是发送方发送数据的端口号7788）
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(7788);
//创建接收数据报的对象
byte[] b = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b,b.length);
//接收数据
ds.receive(dp);
System.out.println(new String(b,0,dp.getLength()));
//关闭流
ds.close();
}
}
提示：在运行程序时，先运行发送方程序，还是先运行接收方程序都不会报错，但是有可能会出现数据丢包，一般我们都先运行接收方的程序代码，再运行发送方的程序代码。
Receiver类（接收方）运行结果：
---接收方---
Sender类（发送方）运行结果：
---发送方---
数据已发送
Sender类（发送方）运行后，Receiver类（接收方）接收到信息，运行结果：
---接收方---
Java is my friend ！
实例分析：
只有接收方先启动运行，才会存在端口号为7788的程序，发送方才能发送数据到指定端口号7788，接收方才能接收数据。
不瞒你说，这也是个超级无敌简单的单向通信实例。
七、总结
以上是我分享给大家的关于网络通信TCP协议与UDP协议的一些总结。
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