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UDP数据报套接字编程入门

UDP数据报套接字编程入门

目录

1.TCP和UDP的特点及区别

1.1TCP的特点

 1.2UDP的特点

 1.3区别

2.UDP Socket的api的介绍

2.1DatagramSocket API

2.2DatagramPacket API  

3.回显客户端与服务器

3.1回显服务器

3.1.1UdpEchoServer类的创建

3.1.2服务器的运行方法start()

3.1.3main部分

 3.1.4.完整代码

 3.2回显客户端

3.2.1UdpEchoClient类的创建

 3.2.2客户端的运行方法start()

3.2.3main部分 

3.2.4 完整代码


1.TCP和UDP的特点及区别

想要进行网络编程,都需要使用到系统的API。本质上都是传输层提供的。传输层涉及到的协议主要有两个。TCP和UDP,他俩的api差异很大。

TCP和UDP都是Socket套接字针对的传输层协议划。

Socket 套接字,是由系统提供用于网络通信的技术,是基于 TCP/IP 协议网络通信的基本操作单元。基 于Socket 套接字的网络程序开发就是网络编程

1.1TCP的特点

流套接字 :使用传输层 TCP 协议  
以下为TCP的特点
1.有连接
2.可靠传输
3.面向字节流
4.有接收缓冲区,也有发送缓冲区
5.大小不限
对于字节流来说,可以简单的理解为,传输数据是基于 IO 流,流式数据的特征就是在 IO 流没有关闭的情 况下,是无边界的数据,可以多次发送,也可以分开多次接收。

 1.2UDP的特点

数据报套接字:使用传输层UDP协议

以下为UDP的特点

1.无连接
2.不可靠传输
3.面向数据报
4.有接收缓冲区,无发送缓冲区
5.大小受限:一次最多传输 64k

 1.3区别

(1)有/无 连接

网络中谈到的连接,本质上是通信双方各自保存双方信息。

有连接是通信双方都要同意。如:微信发电话。

无连接是收方无论是否同意,都会收到信息。如:微信发消息。

(2)可/不可 靠传输

由于网络上存在的异常情况非常的多,无法保证网络数据100%通信成功。

可靠传输 是指发送方知道自己发送的信息是否成功送达。反之不知道则是不可靠传输

(3) 面向数据报/字节流

指的是网络中传输的基本单位是数据报/字节流。


2.UDP Socket的api的介绍

2.1DatagramSocket API

DatagramSocket UDP Socket,用于发送和接收UDP数据报。

socket 文件抽象了“网卡”这样的硬件设备。

(1)DatagramSocket 构造方法:

 (2)DatagramSocket 方法:

2.2DatagramPacket API  

DatagramPacketUDP Socket发送和接收的数据报。 

(1)DatagramPacket 构造方法:

 (2)DatagramPacket 方法:

构造UDP发送的数据报时,需要传入 SocketAddress ,该对象可以使用 InetSocketAddress 来创建。

InetSocketAddress API
InetSocketAddress SocketAddress 的子类 )构造方法:


3.回显客户端与服务器

什么叫回显客户端与与服务器呢?

其实就是:客户端向服务端发送请求,一般来说我们的服务端会对我们发送的请求进行处理,我们这里为了简单,就省略里面的处理过程,只实现将请求重新发回客户端,不做任何处理。

3.1回显服务器

3.1.1UdpEchoServer类的创建

1.需要创建一个DatagramSocket对象,因为需要操作网卡。

代码:

  1. public class UdpEchoServer {
  2. private DatagramSocket socket=null;
  3. public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
  4. socket=new DatagramSocket(port);
  5. }
  6. }

代码说明:

(1)socket=new DatagramSocket(port);

在运行一个服务器的时候,通常会手动指定一个端口号。

补:一个主机上的端口号,只能被一个进程绑定,但一个进程可以绑定多个端口号。 

(2)throws SocketException

通常表示socket创建失败。

比如:端口号已经被别的进程占用了。

3.1.2服务器的运行方法start()

工作内容:

1. 读取请求并解析

2. 根据请求计算响应 (对于 回显服务器来说, 这一步啥都不用做)

3. 把响应返回到客户端.

4.打印日志

 代码:

  1. import java.io.IOException;
  2. import java.net.*;
  3. public class UdpEchoServer {
  4. private DatagramSocket socket = null;
  5. public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
  6. socket = new DatagramSocket(port);
  7. }
  8. public void start() throws IOException {
  9. System.out.println("服务器启动");
  10. while (true) {
  11. DatagramPacket requestpacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
  12. socket.receive(requestpacket);
  13. String request = new String(requestpacket.getData(), 0, requestpacket.getLength());
  14. String response = process(request);
  15. DatagramPacket responsepacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length, requestpacket.getSocketAddress());
  16. socket.send(responsepacket);
  17. // 打印日志
  18. System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n", requestpacket.getAddress().toString(),
  19. requestpacket.getPort(), request, response);
  20. }
  21. }
  22. private String process(String request) {
  23. return request;
  24. }
  25. }

代码说明:

1.  while (true) {~~~}

对于服务器来说,需要不停的收到请求,返回响应,收到请求,返回响应

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

(1)byte[4096]->4096 表示的是载荷长度。

这个数组存的是消息正文(应用层数据包)也就是UDP数据包载荷部分。

(2) socket.receive(requestpacket);

如果执行到socket.receive(requestpacket)的时候,还没有客户端发来请求,则会先堵塞等待。

(3 )requestpacket.getSocketAddress()

由于requestpacket是从客户端来的数据报,故得到的InetAddress对象就会包含了客户端的IP和端口号。

3.1.3main部分

代码:

  1. public static void main(String[] args) throws IOException {
  2. UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);
  3. server.start();
  4. }

代码说明:

UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);

9090->这个端口号可以指定任何你想要指定的端口号。

 3.1.4.完整代码

代码:

  1. package network;
  2. import java.io.IOException;
  3. import java.net.DatagramPacket;
  4. import java.net.DatagramSocket;
  5. import java.net.SocketException;
  6. import java.nio.charset.StandardCharsets;
  7. public class UdpEchoServer {
  8. private DatagramSocket socket = null;
  9. public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
  10. socket = new DatagramSocket(port);
  11. }
  12. // 服务器的启动逻辑.
  13. public void start() throws IOException {
  14. System.out.println("服务器启动!");
  15. while (true) {
  16. // 每次循环, 就是处理一个请求-响应过程.
  17. // 1. 读取请求并解析
  18. DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
  19. socket.receive(requestPacket);
  20. // 读到的字节数组, 转成 String 方便后续的逻辑处理.
  21. String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());
  22. // 2. 根据请求计算响应 (对于 回显服务器来说, 这一步啥都不用做)
  23. String response = process(request);
  24. // 3. 把响应返回到客户端.
  25. // 构造一个 DatagramPacket 作为响应对象
  26. DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,
  27. requestPacket.getSocketAddress());
  28. socket.send(responsePacket);
  29. // 打印日志
  30. System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n", requestPacket.getAddress().toString(),
  31. requestPacket.getPort(), request, response);
  32. }
  33. }
  34. public String process(String request) {
  35. return request;
  36. }
  37. public static void main(String[] args) throws IOException {
  38. UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);
  39. server.start();
  40. }
  41. }

 3.2回显客户端

3.2.1UdpEchoClient类的创建

代码:

  1. import java.io.IOException;
  2. import java.net.*;
  3. import java.util.Scanner;
  4. public class UdpEchoClient {
  5. private DatagramSocket socket = null;
  6. private String serverIp;
  7. private int serverPort;
  8. public UdpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws SocketException {
  9. this.socket = new DatagramSocket();
  10. this.serverIp = serverIp;
  11. this.serverPort = serverPort;
  12. }
  13. }

 代码说明:

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

客户端这边一般不会手动指定端口好,会让系统自动分配一个端口号。

(2)private String serverIp;
         private int serverPort; 

  客户端需要主动给服务器发送请求,发送请求的前提是知道服务器在哪。

 3.2.2客户端的运行方法start()

工作内容:

1. 从控制台读取要发送的请求数据.

2. 构造请求并发送

3. 读取服务器的响应.

4. 把响应显示到控制台上

代码:

  1. public void start() throws IOException {
  2. System.out.println("客户端启动");
  3. Scanner scanner = new Scanner(System.in);
  4. while (true){
  5. System.out.print("->");
  6. if(!scanner.hasNext()){
  7. break;
  8. }
  9. String request=scanner.next();
  10. DatagramPacket requestpacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);
  11. socket.send(requestpacket);
  12. DatagramPacket responsepacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
  13. socket.receive(responsepacket);
  14. String response=new String(responsepacket.getData(),0,responsepacket.getLength());
  15. System.out.println(response);
  16. }
  17. }

  代码说明:

InetAddress.getByName(serverIp)

把数据的单位从字符->字节。

3.2.3main部分 

代码:

  1. public static void main(String[] args) throws IOException {
  2. UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1", 9090);
  3. client.start();
  4. }
3.2.4 完整代码

代码:

  1. import java.io.IOException;
  2. import java.net.*;
  3. import java.util.Scanner;
  4. public class UdpEchoClient {
  5. private DatagramSocket socket = null;
  6. private String serverIp;
  7. private int serverPort;
  8. // 此处 ip 使用的字符串, 点分十进制风格. "192.168.2.100"
  9. public UdpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws SocketException {
  10. this.serverIp = serverIp;
  11. this.serverPort = serverPort;
  12. socket = new DatagramSocket();
  13. }
  14. public void start() throws IOException {
  15. System.out.println("客户端启动");
  16. Scanner scanner = new Scanner(System.in);
  17. while (true) {
  18. // 要做四个事情
  19. System.out.print("-> "); // 表示提示用户接下来要输入内容.
  20. // 1. 从控制台读取要发送的请求数据.
  21. if (!scanner.hasNext()) {
  22. break;
  23. }
  24. String request = scanner.next();
  25. // 2. 构造请求并发送.
  26. DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(), request.getBytes().length,
  27. InetAddress.getByName(serverIp), serverPort);
  28. socket.send(requestPacket);
  29. // 3. 读取服务器的响应.
  30. DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
  31. socket.receive(responsePacket);
  32. // 4. 把响应显示到控制台上.
  33. String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength());
  34. System.out.println(response);
  35. }
  36. }
  37. public static void main(String[] args) throws IOException {
  38. UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1", 9090);
  39. // UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("139.155.74.81", 9090);
  40. client.start();
  41. }
  42. }

运行结果:

 

小结 :


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