【Socket编程】通过Socket实现UDP编程

通过Socket实现UDP编程

UDP通信：

1、UDP协议(用户数据报协议)是无连接、不可靠、无序的。

2、UDP协议以数据报作为数据传输的载体。

3、使用UDP进行数据传输时，首先需要将要传输的数据定义成数据报(Datagram),在数据报中指明所要达到的Socket(主机地址和端口号)，然后在将数据报发生出去。

4、相关操作类：

• DatagramPacket：表示数据报包
• DatagramSocket：进行端到端通信的类

一、DatagramPacket&DatagramSocket类的常用方法

<DatagramPacket类>

构造方法：

DatagramPacket(byte[] buf,int length)//接受长度为length的数据包
DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)//将指定长度的字节发生到指定主机的指定端口 

<DatagramSocket类>

构造方法：

 DatagramSocket();
 DatagramSocket(int port,InetAddress laddr);

常用方法：

 close();//关闭DatagramSocket
 getInetAddress();//获取地址
 getPort();//获取端口号
 send(DatagramPacket p);//从此套接字发送数据包
 recrive(DatagramPacket p);//从此套接字接收数据包

二、编程实现基于UDP的用户登录小程序

通过写一个用户登录的小程序，来直观了解基于UDP的Socket通信的工作过程，首先我们得知道在客户端和服务器通信时，两者的运作流程是如何的，先从服务器入手。

服务器端实现步骤：

1、创建DatagramSocket,指定端口号

2、创建DatagramPacket

3、接收客户端发送的数据信息

4、读取数据

那么用户登录的测试案例的服务器端类可以这样（待完善）：

public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        
        try {
            //1.创建服务器端DatagramSocket，指定端口
            DatagramSocket ds=new DatagramSocket(8080);
            //2.创建数据报DatagramPacket,用于接收客户端发送的数据
            byte[] data=new byte[1024];//创建字节数组，指定接受的数据报大小
            DatagramPacket dp=new DatagramPacket(data, data.length);
            //3.接收客户端发送的数据
            ds.receive(dp);//此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
            //4.读取数据
            //String info=Arrays.toString(data);
            String info=new String(data, 0, dp.getLength());
            System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);
        } catch (SocketException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

接着我们看一下客户端的运作过程，其实和服务器端差不多，但是其中的区别还是要清楚的。

客户端实现步骤：

1、定义发送信息

2、创建DatagramPacket：包含将要发送信息

3、创建DatagramSocket

4、发送数据

那么用户登录的测试案例的客户端类可以这样（待完善）：

public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        //1.定义服务器的地址、端口号、数据
        InetAddress add=InetAddress.getByName("localhost");
        int port=8080;
        byte[] data="用户名：admin；密码：123".getBytes();
        //2.创建数据报,包含了发送的相关信息
        DatagramPacket ap=new DatagramPacket(data, data.length, add, port);
        //3.创建DatagramSocket对象
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
        //4.向服务器端发送数据报
        ds.send(ap);
        
    }

这样服务端和客户端就能进行最简单的通信了，目前这个还不能实现交互，下面会讲两者的交互。

运行一下，看看服务器端是否能接收到客户端发送的信息了呢...

分别启动服务器和客户端，注意必须先启动服务器再启动客户端，否则客户端找不到资源报错：

---

完善用户登录之服务器响应客户端

在上述的例子中，服务器和客户端仅仅只是相互可以通信，但服务器对于接收到的客户端信息并没有向客户端响应，客户端没有接收到服务器端的任何信息，这明显是不完善不友好的，在这里将对刚刚的例子进行完善，完成服务器对客户端的响应。

修改后的服务器端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        
        try {
            /*
             * 接收客户端发送的数据
             */
            //1.创建服务器端DatagramSocket，指定端口
            DatagramSocket ds=new DatagramSocket(8080);
            //2.创建数据报DatagramPacket,用于接收客户端发送的数据
            byte[] data=new byte[1024];//创建字节数组，指定接受的数据报大小
            DatagramPacket dp=new DatagramPacket(data, data.length);
            //3.接收客户端发送的数据
            System.out.println("服务器端已启动，等待客户端发送数据...");
            ds.receive(dp);//此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
            //4.读取数据
            //String info=Arrays.toString(data);
            String info=new String(data, 0, dp.getLength());
            System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);
            /*
             * 响应客户端
             */
            //1.定义客户端的地址、端口号、数据
            InetAddress add=dp.getAddress();
            int port=dp.getPort();
            byte[] data2="欢迎您！".getBytes();
            //2.创建数据报，包含响应的数据信息
            DatagramPacket dp2=new DatagramPacket(data2, data2.length, add, port);
            //3.响应客户端
            ds.send(dp2);
            //4.关闭资源
            ds.close();
            
            
        } catch (SocketException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

修改后的客户端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        /*
         * 向服务器发送数据
         */
        //1.定义服务器的地址、端口号、数据
        InetAddress add=InetAddress.getByName("localhost");
        int port=8080;
        byte[] data="用户名：admin；密码：123".getBytes();
        //2.创建数据报,包含了发送的相关信息
        DatagramPacket ap=new DatagramPacket(data, data.length, add, port);
        //3.创建DatagramSocket对象
        DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
        //4.向服务器端发送数据报
        ds.send(ap);
        /*
         * 接收服务器端的响应
         */
        //1.创建数据报DatagramPacket,用于接收服务器发送的数据
        byte[] data2=new byte[1024];
        DatagramPacket dp2= new DatagramPacket(data2, data2.length);
        //2.接收响应
        ds.receive(dp2);
        //3.读取数据
        String info=new String(data2, 0, dp2.getLength());
        System.out.println("我是客户端，服务器说："+info);
        //4.关闭资源
        ds.close();
    }

运行结果：

三、使用多线程实现多客户端的通信

 应用多线程来实现服务器与多客户端之间的通信。<关于多线程更多的内容以后再总结>

多线程基本步骤：

1.服务器端创建DatagramSocket，循环调用receive()等待客户端发送数据报。

2.客户端创建一个DatagramSocket发送数据报到服务器端。

3.服务器端接收客户端的数据报，创建DatagramPacket与该客户建立专线接收数据报。

4.建立交互数据报在一个单独的线程上对话。

5.服务器端继续等待新的数据报。

 ------------------------------------------------------------------------------

下面再将上述的例子修改成多线程的通信

新建一个服务器线程处理类UDPServerThread，该类继承Thread类：

 

/*
 * 服务器线程处理类
 */
public class UDPServerThread extends Thread {
    DatagramSocket ds=null;
    DatagramPacket dp=null;
    public UDPServerThread(DatagramSocket ds,DatagramPacket dp){
        this.ds=ds;
        this.dp=dp;
    }
    
    
    public void run(){
        
    
        try {
            /*
             * 接收客户端发送的数据
             */
            
            //4.读取数据
            //String info=Arrays.toString(data);
            byte[] data=dp.getData();
            String info=new String(data, 0, dp.getLength());
            System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);
            /*
             * 响应客户端
             */
            //1.定义客户端的地址、端口号、数据
            InetAddress add=dp.getAddress();
            int port=dp.getPort();
            byte[] data2="欢迎您！".getBytes();
            //2.创建数据报，包含响应的数据信息
            DatagramPacket dp2=new DatagramPacket(data2, data2.length, add, port);
            //3.响应客户端
            ds.send(dp2);
            
        
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        
    }
}

服务器端：

/*
 * 服务器端
 */
public class UDPSever {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub

        try {

            // 1.创建服务器端DatagramSocket，指定端口
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8080);
            System.out.println("服务器即将启动，等待客户端的连接...");
            byte[] data = new byte[1024];
            // 记录客户端的数量
            int count = 0;
            // 循环侦听等待客户端的连接
            while (true) {
                DatagramPacket dp = new DatagramPacket(data, data.length);
                ds.receive(dp);
                // 创建一个新的线程
                UDPServerThread udp = new UDPServerThread(ds, dp);
                // 启动线程，执行与客户端的交互
                udp.start();
                count++;
                System.out.println("此时客户端数量为：" + count);
                InetAddress add = dp.getAddress();
                System.out.println("当前客户端的ip地址为" + add.getHostAddress());
            }

        } catch (SocketException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

多个客户端的运行结果：

这样一个简单的多线程UDP通信就完成了。

四、UDP和TCP

<解 惑>TCP和UDP编程都用在什么地方？

<回 答>网络通信，例如QQ客户端和服务器间的通信。

TCP是面向连接的、可靠的，如果对通信数据的可靠性要求比较高，确保数据对方可以收到，可以使用TCP。

UDP是无连接的，在通信前不会预先建立连接，无法保证可靠性，一般用于对数据可靠性要求不是那么高的场合。

 

<解 惑>UDP和TCP相比较有什么优缺点？

<回 答>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server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。

---------------点击查看更多关于Socket信息------------------