UDP數據報套接字編程入門

1.TCP和UDP的特點及區別

1.1TCP的特點

?1.2UDP的特點

?1.3區別

2.UDP Socket的api的介紹

2.1DatagramSocket API

2.2DatagramPacket API ?

3.回顯客戶端與服務器

3.1回顯服務器

3.1.1UdpEchoServer類的創建

3.1.2服務器的運行方法start()

3.1.3main部分

?3.1.4.完整代碼

?3.2回顯客戶端

3.2.1UdpEchoClient類的創建

?3.2.2客戶端的運行方法start()

3.2.3main部分?

3.2.4?完整代碼

1.TCP和UDP的特點及區別

想要進行網絡編程，都需要使用到系統的API。本質上都是傳輸層提供的。傳輸層涉及到的協議主要有兩個。TCP和UDP，他倆的api差異很大。

TCP和UDP都是Socket套接字針對的傳輸層協議劃。

Socket 套接字，是由系統提供用于網絡通信的技術，是基于 TCP/IP 協議的網絡通信的基本操作單元。基于Socket 套接字的網絡程序開發就是網絡編程

1.1TCP的特點

流套接字 ：使用傳輸層 TCP 協議 ?

以下為TCP的特點

1.有連接

2.可靠傳輸

3.面向字節流

4.有接收緩沖區，也有發送緩沖區

5.大小不限

對于字節流來說，可以簡單的理解為，傳輸數據是基于 IO 流，流式數據的特征就是在 IO 流沒有關閉的情況下，是無邊界的數據，可以多次發送，也可以分開多次接收。

?1.2UDP的特點

數據報套接字：使用傳輸層UDP協議

以下為UDP的特點

1.無連接

2.不可靠傳輸

3.面向數據報

4.有接收緩沖區，無發送緩沖區

5.大小受限：一次最多傳輸 64k

?1.3區別

（1）有/無連接

網絡中談到的連接，本質上是通信雙方各自保存雙方信息。

有連接是通信雙方都要同意。如：微信發電話。

無連接是收方無論是否同意，都會收到信息。如：微信發消息。

（2）可/不可靠傳輸

由于網絡上存在的異常情況非常的多，無法保證網絡數據100%通信成功。

可靠傳輸是指發送方知道自己發送的信息是否成功送達。反之不知道則是不可靠傳輸

（3）?面向數據報/字節流

指的是網絡中傳輸的基本單位是數據報/字節流。

2.UDP Socket的api的介紹

2.1DatagramSocket API

DatagramSocket 是UDP Socket，用于發送和接收UDP數據報。

socket 文件抽象了“網卡”這樣的硬件設備。

（1）DatagramSocket 構造方法：

?（2）DatagramSocket 方法：

2.2DatagramPacket API ?

DatagramPacket是UDP Socket發送和接收的數據報。?

（1）DatagramPacket 構造方法：

?（2）DatagramPacket 方法：

構造UDP發送的數據報時，需要傳入 SocketAddress ，該對象可以使用 InetSocketAddress 來創建。

InetSocketAddress API

InetSocketAddress （ SocketAddress 的子類）構造方法：

3.回顯客戶端與服務器

什么叫回顯客戶端與與服務器呢？

其實就是：客戶端向服務端發送請求，一般來說我們的服務端會對我們發送的請求進行處理，我們這里為了簡單，就省略里面的處理過程，只實現將請求重新發回客戶端，不做任何處理。

3.1回顯服務器

3.1.1UdpEchoServer類的創建

1.需要創建一個DatagramSocket對象，因為需要操作網卡。

代碼：

public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket=null;public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket=new DatagramSocket(port);}
}

代碼說明：

（1）socket=new DatagramSocket(port);

在運行一個服務器的時候，通常會手動指定一個端口號。

補：一個主機上的端口號，只能被一個進程綁定，但一個進程可以綁定多個端口號。?

（2）throws SocketException

通常表示socket創建失敗。

比如：端口號已經被別的進程占用了。

3.1.2服務器的運行方法start()

工作內容：

1. 讀取請求并解析

2. 根據請求計算響應 (對于回顯服務器來說, 這一步啥都不用做)

3. 把響應返回到客戶端.

4.打印日志

?代碼：

import java.io.IOException;
import java.net.*;public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket = null;public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);}public void start() throws IOException {System.out.println("服務器啟動");while (true) {DatagramPacket requestpacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);socket.receive(requestpacket);String request = new String(requestpacket.getData(), 0, requestpacket.getLength());String response = process(request);DatagramPacket responsepacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length, requestpacket.getSocketAddress());socket.send(responsepacket);// 打印日志System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n", requestpacket.getAddress().toString(),requestpacket.getPort(), request, response);}}private String process(String request) {return request;}
}

代碼說明：

1.? while (true) {~~~}

對于服務器來說，需要不停的收到請求，返回響應，收到請求，返回響應

2.? ??DatagramPacket requestpacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);

（1）byte[4096]->4096 表示的是載荷長度。

這個數組存的是消息正文（應用層數據包）也就是UDP數據包載荷部分。

（2）?socket.receive(requestpacket);

如果執行到socket.receive(requestpacket)的時候，還沒有客戶端發來請求，則會先堵塞等待。

（3 ）requestpacket.getSocketAddress()

由于requestpacket是從客戶端來的數據報，故得到的InetAddress對象就會包含了客戶端的IP和端口號。

3.1.3main部分

代碼：

public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);server.start();}

代碼說明：

UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);

9090->這個端口號可以指定任何你想要指定的端口號。

?3.1.4.完整代碼

代碼：

package network;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket = null;public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);}// 服務器的啟動邏輯.public void start() throws IOException {System.out.println("服務器啟動!");while (true) {// 每次循環, 就是處理一個請求-響應過程.// 1. 讀取請求并解析DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);socket.receive(requestPacket);// 讀到的字節數組, 轉成 String 方便后續的邏輯處理.String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());// 2. 根據請求計算響應 (對于 回顯服務器來說, 這一步啥都不用做)String response = process(request);// 3. 把響應返回到客戶端.//    構造一個 DatagramPacket 作為響應對象DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());socket.send(responsePacket);// 打印日志System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n", requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(), request, response);}}public String process(String request) {return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);server.start();}
}

?3.2回顯客戶端

3.2.1UdpEchoClient類的創建

代碼：

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class UdpEchoClient {private DatagramSocket socket = null;private String serverIp;private int serverPort;public UdpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws SocketException {this.socket = new DatagramSocket();this.serverIp = serverIp;this.serverPort = serverPort;}
}

?代碼說明：

（1）this.socket = new DatagramSocket();

客戶端這邊一般不會手動指定端口好，會讓系統自動分配一個端口號。

（2）private String serverIp;
? ? ? ? ?private int serverPort;?

? 客戶端需要主動給服務器發送請求，發送請求的前提是知道服務器在哪。

?3.2.2客戶端的運行方法start()

工作內容：

1. 從控制臺讀取要發送的請求數據.

2. 構造請求并發送

3. 讀取服務器的響應.

4. 把響應顯示到控制臺上

代碼：

 public void start() throws IOException {System.out.println("客戶端啟動");Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (true){System.out.print("->");if(!scanner.hasNext()){break;}String request=scanner.next();DatagramPacket requestpacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);socket.send(requestpacket);DatagramPacket responsepacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(responsepacket);String response=new String(responsepacket.getData(),0,responsepacket.getLength());System.out.println(response);}}

??代碼說明：

InetAddress.getByName(serverIp)

把數據的單位從字符->字節。

3.2.3main部分?

代碼：

    public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1", 9090);client.start();}

3.2.4?完整代碼

代碼：

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class UdpEchoClient {private DatagramSocket socket = null;private String serverIp;private int serverPort;// 此處 ip 使用的字符串, 點分十進制風格. "192.168.2.100"public UdpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws SocketException {this.serverIp = serverIp;this.serverPort = serverPort;socket = new DatagramSocket();}public void start() throws IOException {System.out.println("客戶端啟動");Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (true) {// 要做四個事情System.out.print("-> "); // 表示提示用戶接下來要輸入內容.// 1. 從控制臺讀取要發送的請求數據.if (!scanner.hasNext()) {break;}String request = scanner.next();// 2. 構造請求并發送.DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(), request.getBytes().length,InetAddress.getByName(serverIp), serverPort);socket.send(requestPacket);// 3. 讀取服務器的響應.DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);socket.receive(responsePacket);// 4. 把響應顯示到控制臺上.String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength());System.out.println(response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1", 9090);// UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("139.155.74.81", 9090);client.start();}
}

運行結果：