Java編程那些事兒9——網路編程基礎

Java編程那些事兒9——網路編程基礎

作者：陳躍峰

出自：http://blog.csdn.net/mailbomb

1.4 網路編程基礎

         對於初學者，或者沒有接觸過網路編程的程式員，會覺得網路編程涉及的知識很高深，很難，其實這是一種誤解，當你的文法熟悉以後，其實基本的網路編程現在已經被實現的異常簡單了。

1.4.1 網路編程是什嗎？

         網路編程的本質是兩個裝置之間的資料交換，當然，在電腦網路中，裝置主要指電腦。資料傳遞本身沒有多大的難度，不就是把一個裝置中的資料發送給兩外一個裝置，然後接受另外一個裝置反饋的資料。

         現在的網路編程基本上都是基於請求/回應程式式的，也就是一個裝置發送請求資料給另外一個，然後接收另一個裝置的反饋。

         在網路編程中，發起串連程式，也就是發送第一次請求的程式，被稱作用戶端(Client)，等待其他程式串連的程式被稱作伺服器(Server)。用戶端程式可以在需要的時候啟動，而伺服器為了能夠時刻相應串連，則需要一直啟動。例如以打電話為例，首先撥號的人類似於用戶端，電話中的人必須保持電話暢通類似於伺服器。

         串連一旦建立以後，就用戶端和伺服器端就可以進行資料傳遞了，而且兩者的身份是等價的。

         在一些程式中，程式既有用戶端功能也有伺服器端功能，最常見的軟體就是BT、emule這類軟體了。

         下面來談一下如何建立串連以及如何發送資料。

1.4.2 IP地址和網域名稱

         在現實生活中，如果要打電話則需要知道對應人的電話號碼，如果要寄信則需要知道收信人的地址。在網路中也是這樣，需要知道一個裝置的位置，則需要使用該裝置的IP地址，具體的串連過程由硬體實現，程式員不需要過多的關心。

         IP地址是一個規定，現在使用的是IPv4，既由4個0-255之間的數字組成，在電腦內部儲存時只需要4個位元組即可。在電腦中，IP地址是分配給網卡的，每個網卡有一個唯一的IP地址，如果一個電腦有多個網卡，則該台電腦則擁有多個不同的IP地址，在同一個網路內部，IP地址不能相同。IP地址的概念類似於電話號碼、身份證這樣的概念。

         由於IP地址不方便記憶，所以有專門創造了網域名稱(Domain Name)的概念，其實就是給IP取一個字元的名字，例如163.com、sina.com等。IP和網域名稱之間存在一定的對應關係。如果把IP地址類比成社會安全號碼的話，那麼網域名稱就是你的姓名。

         其實在網路中只能使用IP地址進行資料轉送，所以在傳輸以前，需要把網域名稱轉換為IP，這個由稱作DNS的伺服器專門來完成。

         所以在網路編程中，可以使用IP或網域名稱來標識網路上的一台裝置。

1.4.3 連接埠的概念

         為了在一台裝置上可以運行多個程式，人為的設計了連接埠(Port)的概念，類似的例子是公司內部的分機號碼。

         規定一個裝置有216個，也就是65536個連接埠，每個連接埠對應一個唯一的程式。每個網路程式，無論是用戶端還是伺服器端，都對應一個或多個特定的連接埠號碼。由於0-1024之間多被作業系統佔用，所以實際編程時一般採用1024以後的連接埠號碼。

         使用連接埠號碼，可以找到一台裝置上唯一的一個程式。

         所以如果需要和某台電腦建立串連的話，只需要知道IP地址或網域名稱即可，但是如果想和該台電腦上的某個程式交換資料的話，還必須知道該程式使用的連接埠號碼。

1.4.4 資料轉送方式

         知道了如何建立串連，下面就是如何傳輸資料了，先來看一下資料轉送的方式。

         在網路上，不管是有線傳輸還是無線傳輸，資料轉送的方式有兩種：

l  TCP(Transfer Control Protocol)

傳輸控制通訊協定方式，該傳輸方式是一種穩定可靠的傳送方式，類似於顯示中的打電話。只需要建立一次串連，就可以多次傳輸資料。就像電話只需要撥一次號，就可以實現一直通話一樣，如果你說的話不清楚，對方會要求你重複，保證傳輸的資料可靠。

使用該種方式的優點是穩定可靠，缺點是建立串連和維持串連的代價高，傳輸速度不快。

l  UDP(User Datagram Protocol)

使用者資料包通訊協定方式，該傳輸方式不建立穩定的串連，類似於發簡訊息。每次發送資料都直接發送。發送多條簡訊，就需要多次輸入對方的號碼。該傳輸方式不可靠，資料有可能收不到，系統只保證儘力發送。

使用該種方式的優點是開銷小，傳輸速度快，缺點是資料有可能會丟失。

         在實際的網路編程中，大家可以根據需要選擇任何一種傳輸方式，或組合使用這兩種方式實現資料的傳遞。

1.4.5 協議的概念

         協議(Protocol)是網路編程中一個非常重要的概念，指的是傳輸資料的格式。因為大家在網路中需要傳輸各種各樣的資訊，在程式中獲得到的都是一組數值，如何閱讀這些數值呢，就需要提前規定好這組資料的格式，在用戶端按照該格式產生發送資料，伺服器端按照該格式閱讀該資料，然後在按照一定的格式產生資料反饋給用戶端，用戶端再按照該格式閱讀資料。現實中類似的例子就是電報編碼，每個數字都是用特定的資料表達。

         一般程式的協議都分成用戶端發送的資料格式，以及伺服器端反饋的資料格式，用戶端和伺服器端都遵循該格式產生或處理資料，實現兩者之間的複雜資料交換。

1.4.6 小結

         網路編程就是使用IP地址，或網域名稱，和連接埠串連到另一台電腦上對應的程式，按照規定的協議(資料格式)來交換資料，實際編程中建立串連和發送、接收資料在語言級已經實現，做的更多的工作是設計協議，以及編寫產生和解析資料的代碼罷了，然後把資料轉換成邏輯的結構顯示或控制邏輯即可。

         需要瞭解更多的網路編程的知識，建議閱讀《JAVA2網路通訊協定內幕》一書。