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Java中UDP通信连接实现

TCP与UDP的主要区别:

TCP—传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前,必须先在双方之间建立一个TCP连接,之后才能传输数据。TCP提供超时重发,丢弃重复数据,检验数据,流量控制等功能,保证数据能从一端传到另一端
UDP—用户数据报协议,是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性,它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去,但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接,且没有超时重发等机制,故而传输速度很快.

在Java数据通信中UDP编程

UDP协议(用户数据报协议)是无连接的、不可靠的、无序的,速度快
进行数据传输时,首先将要传输的数据定义成数据报(Datagram),大小限制在64k,在数据报中指明数据索要达到的Socket(主机地址和端口号),然后再将数据报发送出去

DatagramPacket类:表示数据报包
DatagramSocket类:进行端到端通信的类
服务器端实现步骤
① 创建DatagramSocket,指定端口号
② 创建DatagramPacket
③ 接受客户端发送的数据信息
④ 读取数据

public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 接收客户端发送的数据
         */
        //1.创建服务器端DatagramSocket,指定端口
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket(8800);
        //2.创建数据报,用于接收客户端发送的数据
        byte[] data =new byte[1024];//创建字节数组,指定接收的数据包的大小
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(data, data.length);
        //3.接收客户端发送的数据
        System.out.println("****服务器端已经启动,等待客户端发送数据");
        socket.receive(packet);//此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
        //4.读取数据
        String info=new String(data, 0, packet.getLength());
        System.out.println("我是服务器,客户端说:"+info);

        /*
         * 向客户端响应数据
         */
        //1.定义客户端的地址、端口号、数据
        InetAddress address=packet.getAddress();
        int port=packet.getPort();
        byte[] data2="欢迎您!".getBytes();
        //2.创建数据报,包含响应的数据信息
        DatagramPacket packet2=new DatagramPacket(data2, data2.length, address, port);
        //3.响应客户端
        socket.send(packet2);
        //4.关闭资源
        socket.close();
    }
}

客户端实现步骤
① 定义发送信息
② 创建DatagramPacket,包含将要发送的信息
③ 创建DatagramSocket
④ 发送数据

public class UDPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 向服务器端发送数据
         */
        //1.定义服务器的地址、端口号、数据
        InetAddress address=InetAddress.getByName("localhost");
        int port=8800;
        byte[] data="用户名:jinbin;密码:1997".getBytes();
        //2.创建数据报,包含发送的数据信息
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
        //3.创建DatagramSocket对象
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket();
        //4.向服务器端发送数据报
        socket.send(packet);

        /*
         * 接收服务器端响应的数据
         */
        //1.创建数据报,用于接收服务器端响应的数据
        byte[] data2=new byte[1024];
        DatagramPacket packet2=new DatagramPacket(data2, data2.length);
        //2.接收服务器响应的数据
        socket.receive(packet2);
        //3.读取数据
        String reply=new String(data2, 0, packet2.getLength());
        System.out.println("我是客户端,服务器说:"+reply);
        //4.关闭资源
        socket.close();
    }
}

下面进行测试
同样的,需要先启动服务端再启动客户端
启动完可以看到服务端控制台显示如下

Java中UDP通信连接实现插图
image.png

下面来启动客户端

Java中UDP通信连接实现插图1
image.png

再来看看服务端

Java中UDP通信连接实现插图2
image.png

这样就实现了服务端与单个客户端的通信

下面来通过多线程实现服务端与多个客户端的通信

服务器端线程处理类UDPServerThread

public class UDPServerThread extends Thread{
    DatagramPacket packet;
    DatagramSocket socket;

    public UDPServerThread(DatagramPacket packet, DatagramSocket socket) {
        super();
        this.packet = packet;
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run(){
        try {
            //获取客户端信息
            byte[] data = packet.getData();
            String info1 = new String(data, 0, packet.getLength());
            System.out.println("我是服务器,客户端说:" + info1);
            //响应客户端
            InetAddress address = packet.getAddress();
            int port = packet.getPort();
            byte[] data1 = "欢迎您!".getBytes();
            DatagramPacket packet1 = new DatagramPacket(data1, data1.length, address, port);
            socket.send(packet1);
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服务端代码相应改下

public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 接收客户端发送的数据
         */
        //1.创建服务器端DatagramSocket,指定端口
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket(8800);
        //2.创建数据报,用于接收客户端发送的数据
        byte[] data =new byte[1024];//创建字节数组,指定接收的数据包的大小
        System.out.println("****服务器启动,等待客户端连接****");
        int count=1;
        while(true) {
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length);
            socket.receive(packet);
            UDPServerThread serverThread = new UDPServerThread(packet, socket);
            serverThread.start();
            System.out.println("客户端数量:" + count++);
        }
    }
}

这里的socket.receive()如果不写的话会产生死循环
同样客户端也是不用改

下面进行测试

1.启动服务端

Java中UDP通信连接实现插图3
image.png

2.启动一个客户端

Java中UDP通信连接实现插图4
image.png

3.服务端并没有停止,并且接收到客户端传来的信息

Java中UDP通信连接实现插图5
image.png

4.再启动下客户端,控制台显示客户端数量为2,证明可以与对个客户端通信

Java中UDP通信连接实现插图6
image.png

注意:UDP多个客户端通信的时候socket是不关闭的,我也试过关闭的话
会出异常Exception in thread "main" java.net.SocketException: socket closed
因为在UDPServer类的while是死循环,无法重新创建socket,所以这里不能关闭socket,否则无法进行下一个客户端的监听

总结:

UDP相较于TCP,不需要进行复杂的设定输入输出流,只需要设定数据报,即DatagramPacket。而TCP的发送以及接收消息,是通过socket.getInputStream()或者getOutputStream()方法,而UDP是直接设置了,DatagramSocket,通过其send()或者receive()方法来接收或发送消息。
TCP的关键组成有服务端的ServerSocket.accept()方法,这个方法是直到接收到了客户端的连接才会返回一个Socket,用于接下来的输入和输出。

所以说,TCP的数据传输是需要提前连接、三方握手,数据传输非常安全。而UDP是不需要提前连接的,无需等待对方回答,所以不保证数据不丢失。
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