TCP、UDP协议的应用、ServerSocket和Socket、DatagramSocket和DatagramPacket

DAY13.1 Java核心基础

TCP协议

TCP 协议是面向连接的运算层协议，比较复杂，应用程序在使用TCP协议之前必须建立连接，才能传输数据，数据传输完毕之后需要释放连接

就好比现实生活中的打电话，首先确保电话打通了才能进行通信，如果没有打通则阻塞，需要等待打通才能对话

TCP优缺点：

• 优点：安全可靠，数据不会丢失，并且数据是按照先后顺序依次到达
• 缺点：速度慢，效率低，常用于对于业务安全要求较高的场景

Java中如何使用 TCP 呢？

java中通过Socket类来建立TCP连接，使用这个类可以在服务端和客户端建立一个可靠的连接

Socket表示客户端，ServerSocket表示服务端

它们都在java.net包中

在服务端创建ServerSocket对象，通过对象的accept()方法可以接收到若干个表示客户端的Socket对象

ServerSocket

Socket

DataInputStream 的作用

读取基本数据类型：提供方法直接读取二进制数据为Java基本类型，例如：

• int readInt()：读取4字节为int。
• double readDouble()：读取8字节为double。
• String readUTF()：读取修改后的UTF-8编码字符串。

跨平台一致性：数据以**网络字节序（Big-Endian）**存储，确保不同平台间数据读写兼容。

DataOutputStream 的作用

写入基本数据类型：将Java基本类型转换为字节序列写入流中，例如：

• void writeInt(int v)：将int写入为4字节。
• void writeDouble(double v)：将double写入为8字节。
• void writeUTF(String str)：以修改后的UTF-8格式写入字符串。

数据序列化：常用于将数据结构（如对象的字段）转换为字节流，便于存储或网络传输。

服务端启动的时候可以接收多个客户端的信息

服务端：ServerSocket

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        OutputStream outputStream = null;
        InputStream inputStream = null;
        DataInputStream dataInputStream = null;
        DataOutputStream dataOutputStream = null;
        try {
            serverSocket = new ServerSocket(8080);
            System.out.println("------服务端------");
            System.out.println("已启动，等待接收客户端请求...");
            while (true){
                socket = serverSocket.accept();
                inputStream = socket.getInputStream();
                dataInputStream = new DataInputStream(inputStream);
                String request = dataInputStream.readUTF();
                System.out.println("接收到了客户端请求：" + request);
                outputStream = socket.getOutputStream();
                dataOutputStream = new DataOutputStream(outputStream);
                String response = "Hello World";
                dataOutputStream.writeUTF(response);
                System.out.println("给客户端做出响应：" + response);
            }
        } catch (Exception e){

        } finally {
            try {
                dataOutputStream.close();
                outputStream.close();
                dataInputStream.close();
                inputStream.close();
                socket.close();
                serverSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

核心就是通过while循环accept()接收客户端的连接，然后通过DataInputStream和DataOutputStream实现了接收和发送的业务

启动等待客户端连接…

客户端：Socket

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        OutputStream outputStream = null;
        DataOutputStream dataOutputStream = null;
        InputStream inputStream = null;
        DataInputStream dataInputStream = null;
        try {
            socket = new Socket("127.0.0.1", 8080);
            System.out.println("------客户端------");
            String request = "你好!";
            System.out.println("客户端说：" + request);
            outputStream = socket.getOutputStream();
            dataOutputStream = new DataOutputStream(outputStream);
            dataOutputStream.writeUTF(request);
            inputStream = socket.getInputStream();
            dataInputStream = new DataInputStream(inputStream);
            String response = dataInputStream.readUTF();
            System.out.println("服务器的响应是：" + response);
        } catch (Exception e){

        } finally {
            try {
                inputStream.close();
                dataInputStream.close();
                dataOutputStream.close();
                outputStream.close();
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

客户端接收到的消息：

此时服务端的输出为：

UDP协议

TCP 协议连接可以建立稳定可靠的连接，保证信息的完整性，但是它的缺点也很明显，先建立连接再进行操作的方式效率必然低下

实际开发应用中，有些场景不需要可靠的连接，而是需要效率很高的传输，但连接不可靠，容易数据丢失

TCP：打电话，需要建立连接

UDP（发送消息，不需要建立连接）:

• 效率高，速度快，不需要建立连接，直接发送即可
• 连接不可靠，容易数据丢失，安全性不高

DatagramSocket和DatagramPacket

DatagramSocket (邮箱，等待接收消息):

DatagramPacket（信封：封装发送的消息以及发送的地址）:

客户端A：

public class TerminalA {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建信箱
        try {
            byte[] buff= new byte[1024];
            SocketAddress socketAddress =new InetSocketAddress("127.0.0.1",8081);
            DatagramPacket datagramPacket= new DatagramPacket(buff,buff.length,socketAddress);
            DatagramSocket datagramSocket =new DatagramSocket(8080);
            // 等待接收8081信箱的消息
            System.out.println("客户端A等待接收消息....");
            datagramSocket.receive(datagramPacket);
            // 接收消息
            String msg = new String(datagramPacket.getData(),0,datagramPacket.getLength());
            System.out.println("接收到来自"+datagramPacket.getAddress()+":"+datagramPacket.getPort()+"端口的消息:"+msg);
            // 发送消息
            String s = "你好我是客户端A";
            byte[] bytes = s.getBytes();
            DatagramPacket datagramPacket1 =new DatagramPacket(bytes,bytes.length,new InetSocketAddress("127.0.0.1",8081));
            datagramSocket.send(datagramPacket1);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

    }
}

如果没有消息则一直阻塞等待

阻塞发生在 datagramSocket.receive(datagramPacket);

客户端 B：

public class TerminalB {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建信箱
            DatagramSocket datagramSocket =new DatagramSocket(8081);
            // 发送消息给8080
            String s = "你好我是客户端B";
            byte[] bytes = s.getBytes();
            DatagramPacket datagramPacket1 =new DatagramPacket(bytes,bytes.length,new InetSocketAddress("127.0.0.1",8080));
            datagramSocket.send(datagramPacket1);

            // 接收消息
            SocketAddress socketAddress =new InetSocketAddress("127.0.0.1",8080);
            byte[] buff= new byte[1024];
            DatagramPacket datagramPacket= new DatagramPacket(buff,buff.length,socketAddress);
            // 等待接收8080信箱的消息
            System.out.println("客户端B等待接收消息....");
            datagramSocket.receive(datagramPacket);
            String msg = new String(datagramPacket.getData(),0,datagramPacket.getLength());
            System.out.println("接收到来自"+datagramPacket.getAddress()+":"+datagramPacket.getPort()+"端口的消息:"+msg);

        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

    }
}

发送消息给A，A给B回信