Java网络编程 - UDP通信

news2024/10/7 6:50:12

文章目录

    • UDP通信
      • 快速入门
      • 一发一收
      • 多发多收
      • 广播组播

UDP通信

快速入门

UDP协议的特点:

UDP是一种无连接、不可靠传输的协议。

将数据源IP、目的地IP和端口以及数据封装成数据包，大小限制在64KB内，直接发送出去即可。

UDP协议通信首先要有DatagramPacket数据包对象:

DatagramPacket创建数据包对象构造器如下:

构造器说明
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)创建发送端数据包对象
buf：要发送的内容，字节数组
length：要发送内容的字节长度
address：接收端的IP地址对象
port：接收端的端口号
DatagramPacket(byte[] buf, int length)创建接收端的数据包对象
buf：用来存储接收的内容
length：能够接收内容的长度

DatagramPacket数据包对象常用方法如下:

方法说明
getLength()服务端可以获得实际接收到的字节个数
getAddress()获取发送端的ip地址
getPort()获取发送端的端口

其次要有发送端和接收端对象:

DatagramSocket创建发送端和接收端对象构造器如下:

构造器说明
DatagramSocket()创建发送端的Socket对象，系统会随机分配一个端口号。
DatagramSocket(int port)创建接收端的Socket对象并指定端口号

DatagramSocket发送数据包和接收数据包方法如下:

方法说明
send(DatagramPacket dp)发送数据包
receive(DatagramPacket p)接收数据包

一发一收

下面我们在代码中使用UDP通信, 实现客户端发送一条消息、服务端接收一条消息

客户端实现步骤:

  • 创建DatagramSocket对象（发送端对象）
  • 创建DatagramPacket对象封装需要发送的数据（数据包对象）
  • 使用DatagramSocket对象的send方法传入DatagramPacket对象
  • 释放资源
/**
    发送端
 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 创建发送端对象, 发送端自带默认端口号, 也可以指定端口号
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        // 2. 创建一个数据包对象, 封装要发送的数据
        byte[] buffer = "我是要发送的数据".getBytes();
        /**
         参数一: 封装要发送的数据
         参数二: 要发送数据的长度
         参数三: 服务端的地址对象
         参数四: 服务端的端口号
         */
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, InetAddress.getLocalHost(), 8888);

        // 3. 使用发送端send方法, 用数据包发送对象
        socket.send(packet);

        // 4. 释放资源
        socket.close();
    }
}

接收端实现步骤:

  • 创建DatagramSocket对象并指定端口（接收端对象）
  • 创建DatagramPacket对象接收数据（数据包对象）
  • 使用DatagramSocket对象的receive方法传入DatagramPacket对象
  • 释放资源
package com.chenyq.d2_udp1;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

/**
    服务端
 */
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 创建接收端对象
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);

        // 2. 创建一个数据包对象接受数据
        byte[] buffer = new byte[1024 * 64];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

        // 3. 使用接收端的receive方法, 用数据包接受数据
        socket.receive(packet);

        // 4. 根据实际接受数据的字节个数获取结果
        int len = packet.getLength();
        String res = new String(buffer, 0 , len); // 将字节数据转为字符串
        System.out.println(res);

        // 5. 释放资源
        socket.close();
    }
}

测试: 先启动接收端, 再启动发送端; 可以在接收端获取到结果

多发多收

需求

  • 使用UDP通信方式开发接收端和发送端。

分析

  • 发送端可以一直发送消息。
  • 接收端可以不断的接收多个发送端的消息展示。
  • 发送端输入了exit则结束发送端程序。

客户端实现步骤:

  • 创建DatagramSocket对象（发送端对象）
  • 使用while死循环不断的接收用户的数据输入，如果用户输入的exit则退出程序
  • 如果用户输入的不是exit, 把数据封装成DatagramPacket
  • 使用DatagramSocket对象的send方法将数据包对象进行发送
  • 释放资源
/**
    发送端
 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 创建发送端对象, 使用默认端口发送
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        // 2. 使用while死循环不断地接收用户输入数据, 如果输入exit则退出程序
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("发送消息: ");
            String inp = sc.nextLine();

            // 3. 用户输入exit则下线
            if ("exit".equals(inp)) {
                System.out.println("下线成功");
                socket.close(); // 释放资源
                break;
            }

            // 使用DatagramSocket对象的send方法将数据包对象进行发送
            byte[] buffer = inp.getBytes();
            // 创建数据包对象
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, InetAddress.getLocalHost(), 8888);
            socket.send(packet);
        }
    }
}

接接收端实现步骤:

  • 创建DatagramSocket对象并指定端口（接收端对象）
  • 创建DatagramPacket对象接收数据（数据包对象）
  • 使用while死循环, 不断的使用DatagramSocket对象的receive方法接收数据
/**
    接收端
 */
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 创建接收端对象
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);

        // 2. 创建数据包对象
        byte[] buffer = new byte[1024 * 64];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

      	// 3. 不断地接受数据
        while (true) {
            socket.receive(packet);
            int len = packet.getLength();
            String res = new String(buffer, 0, len);
            System.out.println("收到了来自" + packet.getAddress() + "的消息: " + res);
        }
    }
}

广播组播

UDP的三种通信方式:

单播：单台主机与单台主机之间的通信。

广播：当前主机与所在网络中的所有主机通信。

组播：当前主机与选定的一组主机的通信。

在这里插入图片描述

UDP如何实现广播:

使用广播地址：255.255.255.255

具体操作：

  • 发送端发送的数据包的目的地写的是广播地址、且指定端口。 （例如: 255.255.255.255 , 端口: 9999）
  • 本机所在同一个网段的其他主机的程序, 只要注册对应端口就可以收到消息了。（9999）
/**
    发送端
 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("发送消息: ");
            String inp = sc.nextLine();

            if ("exit".equals(inp)) {
                System.out.println("下线成功");
                break;
            }

            byte[] buffer = inp.getBytes();
            // 发送的地址应该是广播地址
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length,
                    InetAddress.getByName("255.255.255.255"), 9999);
            socket.send(packet);
        }
    }
}

/**
 接收端
 */
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 注册相同的端口号即可收取广播发送的消息
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);

        byte[] buffer = new byte[1024 * 64];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

        while (true) {
            socket.receive(packet);
            int len = packet.getLength();
            String res = new String(buffer, 0, len);
            System.out.println("收到了来自" + packet.getAddress() + "的消息: " + res);
        }
    }
}

UDP如何实现组播:

使用组播地址：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255

具体操作：

  • 发送端的数据包的目的地是组播IP (例如：224.0.1.1, 端口：9999)
  • 接收端必须绑定该组播IP(224.0.1.1)，端口还要注册发送端的目的端口9999 ，这样即可接收该组播消息。
  • DatagramSocket的子类MulticastSocket可以在接收端绑定组播IP。
/**
 发送端
 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("发送消息: ");
            String inp = sc.nextLine();

            if ("exit".equals(inp)) {
                System.out.println("下线成功");
                break;
            }

            byte[] buffer = inp.getBytes();
            // 发送的地址使用组播地址
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length,
                    InetAddress.getByName("224.0.1.1"), 8888);
            socket.send(packet);
        }
    }
}

/**
 接收端
 */
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 使用DatagramSocket的子类MulticastSocket可以在接收端绑定组播IP
        MulticastSocket socket = new MulticastSocket(8888);
        // 把当前接收端加入到一个组播组中去: 绑定对应的组播消息的组播IP
        socket.joinGroup(InetAddress.getByName("224.0.1.1"));

        byte[] buffer = new byte[1024 * 64];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

        while (true) {
            socket.receive(packet);
            int len = packet.getLength();
            String res = new String(buffer, 0, len);
            System.out.println("收到了来自" + packet.getAddress() + "的消息: " + res);
        }
    }
}

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