【Java网络编程】TCP通信（Socket 与 ServerSocket）和UDP通信的三种数据传输方式

news2024/9/23 13:19:35

目录

1、TCP通信

1.1、Socket 和 ServerSocket

1.3、TCP通信示例

2、UDP的三种通信（数据传输）方式

1、TCP通信

TCP通信协议是一种可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象

        通信之前要保证连接已经建立（注意TCP是一定要建立连接的）

        TCP是通过Socket产生I0流来进行网络通信的，所以发送端和接收端的两个流的方向是不一样的，比如客户端和服务器进行通信（通信前要确保建立了连接），然后客户端向服务器发送了“你好帅”，这一次发送数据的过程，它们流的方向是不一样的，针对客户端来说，它是往外发所以用的是输出流，而针对服务器来说，它是接收数据所以用的是输入流。

1.1、Socket 和 ServerSocket

        socket可以使一个应用从网络中读取和写入数据，不同计算机上的两个应用可以通过连接发送和接受字节流，当发送消息时，你需要知道对方的ip和端口，在java中，socket指的是java.net.Socket类。

        一旦成功创建一个Socket类的实例，可以用它来发送和接收字节流，发送时调用getOutputStream方法获取一个java.io.OutputStream对象，接收远程对象发送来的信息可以调用getInputStream方法来返回一个java.io.InputStream对象。

        Socket类代表一个客户端套接字，即任何时候连接到一个远程服务器应用时构建所需的socket。现在，要实现一个服务器应用，需要不同的做法。服务器需随时待命，因为不知道客户端什么时候会发来请求，此时，我们需要使用ServerSocket，对应的是java.net.ServerSocket类。 
　　ServerSocket与Socket不同，ServerSocket是等待客户端的请求，一旦获得一个连接请求，就创建一个Socket示例来与客户端进行通信。 

1.3、TCP通信示例

（1）写TCP通信的步骤：

客户端：

        创建客户端的Socket对象(Socket)与指定服务端连接：Socket(string host，int port)--host为服务器ip地址，port为端口

获取输出流，写数据：OutputStream getoutputstream()

释放资源：void close()

服务器：

创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)：Serversocket(int port)

监听客户端连接，返回一个Socket对象：Socket accept()

获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台：InputStream getInputStream(）

释放资源：void close()

示例：

提示：在客户端创建了Socket对象的同时会去连接服务端，如果连接不上，代码会报错；用来通信的I0流可以关可不关，因为这个流是TCP连接通道里的流，关闭TCP连接通道时这个流自然就关了

客户端代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议，发送数据
        // 1.创建Socket对象
        // 提示:在创建对象的同时会连接服务端，如果连接不上，代码会报错
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10001);
        //2.可以从连接通道中获取输出流（OutputStream是引用型数据类型）
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //写出数据
        //os.write("aaa".getBytes());
        os.write("你好aaa是吧".getBytes());
        //3.释放资源
        os.close();//这里的流可以关可不关，因为这个流是TCP连接通道里的流，关闭TCP连接通道时这个流自然就关了
        socket.close();
    }
}

服务器代码

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议，接收数据
        // 1.创建对象ServerSocket
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10001);
        //2.监听客户端的链接
        Socket socket = ss.accept();
        //3.从连接通道中获取输入流读取数据
        InputStreamReader br = new InputStreamReader(socket.getInputStream());//这时候才能正确的读取到中文数据
        int b;
        while ((b = br.read()) != -1) {
            System.out.print((char) b);
        }
        //4.释放资源
        br.close();//这里的流可以关可不关，因为这个流是TCP连接通道里的流，关闭TCP连接通道时这个流自然就关了
        ss.close();
    }
}

先运行服务器，再运行客户端

结果结果

（2）客户端不断发送消息

客户端代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //客户端:多次发送数据
        //服务器:接收多次接收数据，并打印
        //1.创建Socket对象
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10001);
        //2.可以从连接通道中获取输出流（OutputStream是引用型数据类型）
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("输入要发送的数据：");
            String str = sc.nextLine();
            if ("886".equals(str)) {
                break;
            }
            //写出数据
            os.write(str.getBytes());
        }
        //3.释放资源
        socket.close();
    }
}

服务器代码

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //客户端:多次发送数据
        //服务器:接收多次接收数据，并打印
        // 1.创建对象ServerSocket
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10001);
        //2.监听客户端的链接
        Socket socket = ss.accept();
        //3.从连接通道中获取输入流读取数据
        InputStreamReader br = new InputStreamReader(socket.getInputStream());
        int b;
        while ((b = br.read()) != -1) {
            System.out.print((char) b);
        }
        //4.释放资源
        ss.close();
    }
}

运行结果：客户端发送886后结束通信

（3）客户端和服务器互发互收消息

//客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10001);
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        String str = "你看的到我发信息吗？";
        os.write(str.getBytes());
        //往服务器写出结束标记，shutdownOutput()是关闭输出流，如果不关闭，服务器那边的输入流就不会关闭，就会继续阻塞在读信息的过程中
        socket.shutdownOutput();

        InputStreamReader br = new InputStreamReader(socket.getInputStream());
        int b;
        while ((b = br.read()) != -1) {
            System.out.print((char) b);
        }
        socket.close();
    }
}



//服务器代码
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10001);
        Socket socket = ss.accept();
        InputStreamReader br = new InputStreamReader(socket.getInputStream());
        int b;
        while ((b = br.read()) != -1) {
            System.out.print((char) b);
        }
        socket.getOutputStream().write("是的，我看到了。".getBytes());//链式编程
        //写出结束标记，shutdownOutput()是关闭输出流
        socket.shutdownOutput();
        socket.close();
        ss.close();
    }
}

运行结果

服务器端：

客户端：

2、UDP的三种通信（数据传输）方式

Java网络编程中的UDP（User Datagram Protocol）通信编程支持单播、组播和广播这三种方式。

  • 单播（Unicast）：单播是指将数据从一个发送者发送到一个接收者的传输方式。在UDP编程中，通过指定目标主机的IP地址和端口号，可以实现单播通信。
  • 组播（Multicast）：组播是指将数据从一个发送者发送到一组特定的接收者的传输方式。在UDP编程中，可以使用Java的MulticastSocket类来支持组播通信。
  • 广播（Broadcast）：广播是指将数据从一个发送者发送到网络中的所有设备的传输方式。在UDP编程中，可以通过指定广播地址（通常是特定的子网地址）来实现广播通信。

单播：前面的发送接收数据的通信方式就是单播

组播：组播地址：224.0.0.0~239.255.255.255；其中224.0.0.0~224.0.0.255为预留的组播地址

广播：广播地址：255.255.255.255

UDP组播示例：

//发送端代码
public class SendMessageDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //组播发送端代码
        // 创建MulticastSocket对象
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket();
        String str = "你好，你好！";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.2");//这里设置的ip为组播地址
        int port = 10000;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length,address,port);
        //调用MulticastSocket发送数据方法发送数据
        ms.send(dp);
        //释放资源
        ms.close();
    }
}



//接收端代码
public class ReceiveMessageDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建MulticastSocket对象,并且设置端口为10000
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
        //2.将将当前本机，添加到224.0.0.1的这一组当中
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.2");
        ms.joinGroup(address);

        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
        //接收数据包
        ms.receive(dp);
        //3.解析数据包
        byte[] data = dp.getData();//获取数据包dp中的数据
        int len = dp.getLength();//获取这次收到了多少个字节的数据
        String str = new String(data,0,len);
        //因为字节数组data的长度是1024，太大了，所以要用到这次收到了多少个字节的数据个数len来决定把字节数组data中的多少数据转换成字符串
        String ip = dp.getAddress().getHostAddress();//ip
        String name = dp.getAddress().getHostName();//主机名

        System.out.println("ip为：" + ip + "，主机名为：" + name + "的人，发送了数据：" + str);
        //释放资源
        ms.close();
    }
}

要想运行并验证这个示例，修要允许运行多个发送端，步骤如下：

完成这些操作后，多运行几个接收端就可以了

发送端运行结果

接收端1显示结果

接收端2显示结果

UDP广播示例：

发送端把目的主机的IP设置为：255.255.255.255，这就是广播了

public class SendMessageDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
        按照下面的要求实现程序
        UDP发送数据:数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
        UDP接收数据:因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收
         */
        //1.创建对象DatagramSocket的对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("请输入你想说的话：");
            String str = sc.next();
            byte[] bytes = str.getBytes();
            //InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");//设置目标主机的IP为：127.0.0.1，这是单播方式
            InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");//设置目标主机的IP为：255.255.255.255，这是广播方式
            int port = 10086;//设发送到目标主机的10086端口
            //2.打包数据
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);
            //3.发送数据
            ds.send(dp);
            if ("886".equals(str)) {//如果输入的数据是886，发送数据结束
                break;
            }
        }
        //4.释放资源
        ds.close();
    }
}

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