【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。

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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。

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