网络编程套接字之UDP

目录

一、网络编程

二、UDP数据报套接字编程

DatagramSocket

DatagramPacket

实现客户端服务器程序

UDPchoServer

一、网络编程

我们网络编程的核心: Socket API，操作系统为我们应用程序提供的API，我们的Socket是和传输层密切相关的。

我们传输层为我们提供了两个最核心的协议UDP/TCP，所以我们的Socket API也为我们提供了TCP/UDP。
简单认识一下TCP/UDP：
TCP 有连接 可靠传输 面向字节流 全双工
UDP 无连接 不可靠传输 面向数据报 全双工

TCP：
特点：

1. 使用TCP协议，必须双方先建立连接，它是一种面向连接的可靠通信协议
2. 传输前，采用”三次握手"方式建立连接，所以是可靠的
3. 在连接中可进行大数据量的传输
4. 连接、发送数据都需要确认，且传输完毕后，还需释放已建立的连接，通信效率低

应用场景：对信息安全要求较高的场景，例如：文件下载、金融等数据通信

UDP：
特点：

UDP是一种无连接，不可靠传输协议
将源IP、目的IP和端口封装成数据包，不需要建立连接
每个数据包大小限制在64kb内
发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，所以是不可靠的
可以广播发送，发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快
应用场景： 语音通话，视频会话等

二、UDP数据报套接字编程

DatagramSocket

DatagramSocket 这个类表示一个Socket对象，我们操作系统中，把socket对象是当作一个文件来处理的。
一个Socket对象就可以与另一台主机进行通信了，如果要和不同的主机通信，就需要创建多个Socket对象

我们的receive方法参数传入的是一个空的对象，receive方法内部会对这个对象进行填充，从而构造出结果数据，我们称这样的参数为输出型参数

DatagramPacket

DatagramPacket是UDP socket进行发送和接收的数据报。

DatagramPacket的一些方法：

实现客户端服务器程序

我们在这里编写一个最简单的客户端服务器程序：回显服务器(echo server).
我们的服务器做的工作：收到请求，根据请求计算响应，返回响应，最重要的环节就是计算响应这一部分，我们的echo server省略了这一部分，接收到什么就返回什么。

UDPchoServer

//udp回显服务器
public class UDPchoServer {
    //声明一个提供udp服务的对象
    private DatagramSocket socket;
    // 通过构造方法指定服务器端口号
    public UDPchoServer(int port) throws SocketException {
        // 校验端口号
        if (port < 1024 || port > 65535) {
            throw new BindException("端口号建议在1024——65535之间");
        }
        //初始化udp服务端对象
        this.socket=new DatagramSocket(port);
    }

    //启动服务，处理用户表请求
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器已启动");
        //循环处理用户请求
        //每循环一次就表示处理了一个用户的请求，工作时间是7*24小时不间断
        while (true) {
            //1.使用DatagramPacket来接受用户发来的数据
            DatagramPacket requestpacket=new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
            //2.接收数据
            socket.receive(requestpacket);
            //3.解析得到的数据,获取数据报内容
            String request = new String(requestpacket.getData(), 0, requestpacket.getLength(), "UTF-8");
            //4.通过请求计算响应
            String response=process(request);

            //5.定义一个用于响应的DatagramPacket封装响应的数据
            DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(response.getBytes(StandardCharsets.UTF_8),0,response.getBytes().length
            ,requestpacket.getSocketAddress());

            //6.发送响应
            socket.send(responsePacket);
            //7.打印日志
            System.out.printf("[%s:%d] request = %s, response = %s\n",requestpacket.getAddress().toString(),requestpacket.getPort()
            ,request,response);
        }
    }

    protected String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UDPchoServer udPchoServer = new UDPchoServer(8888);
        udPchoServer.start();

    }
}

UDPchoClient

//基于UDP的客户端
public class UDPchoClient {
    //声明一个DatagramSocket对象
    private DatagramSocket socket;
    //声明服务器id
    private String serverIp;
    //声明服务器端口号
    private int serverPort;

    public UDPchoClient(String serverId,int serverPort) throws SocketException {
        //初始化DatagramSocket对象
        this.socket=new DatagramSocket();
        this.serverIp=serverId;
        this.serverPort=serverPort;
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("客服端已启动");
        //循环处理客户端的输入
        while (true) {
            System.out.println("->");
            //定义Scanner
            Scanner scanner=new Scanner(System.in);
            //1.获取用户的输入
            String request=scanner.nextLine();
            if(request==null||request.isEmpty()){
                System.out.println("不能输入空字符串");
                continue;
            }
            SocketAddress address=new InetSocketAddress(serverIp,serverPort);
            //用DatagramPacket包装用户请求数据
            DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(request.getBytes(StandardCharsets.UTF_8),0,request.getBytes().length,
                    address);
            //发送真实的数据到服务器
            socket.send(requestPacket);
            //接收服务器的响应
            DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
            //接受数据
            socket.receive(responsePacket);
            //解析数据得到响应
            String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength(), "UTF-8");
            System.out.printf("request=%s,response=%s\n",request,response);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UDPchoClient client=new UDPchoClient("127.0.0.1",8888);
        client.start();
    }
}