JAVA網絡編程（二）：UDP編程

什麼是UDP？

UDP（User Datagram Protocol）用戶數據報協議，爲應用程序提供了一種無需建立連接就可以發送封裝的 IP 數據報的方法。

UDP特點

非面向連接，即通訊前不需要建立連接
高效
不可靠，可能存在丟包
大小有限制，一般來是數據包大小不要超過60K
不存在客戶端與服務器的概念，每個端都是平等的
JAVA編程中，將數據封裝到DatagramPacket，指定目標地址進行數據傳輸

UDP編程核心類

DatagramSocket：該類表示用於發送/接收數據包的套接字

DatagramPacket：該類表示被傳輸的數據包

UDP編程

UDP編程可以概括爲以下幾步

發送端

創建發送端：DatagramSocket(int port)對象
準備數據，轉爲字節數組
將字節數組封裝爲數據報包：DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress address)對象
發送/接收數據
釋放資源

接收端

創建接收端：DatagramSocket(int port)對象
準備容器，封裝爲DatagramPacket包：DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length)對象
阻塞式接收包
解析包
釋放資源

1、基本通信

發送端

public class UdpSender {
    public static void main(String[] args) throws Exception  {
        // 1、指定端口，創建發送端
        DatagramSocket client = new DatagramSocket(8888);

        // 2、準備數據，轉成字節數組
        String str = "Hello World!你好";
        byte[] datas = str.getBytes();

        // 3、將字節數組封裝成包，
        // 發送端構造方法傳遞 ——> 
        // 數據字節數組，起始位置，長度，IP套接字地址（接收端的ip/主機 + 端口）
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, datas.length,
            new InetSocketAddress("localhost", 9999));

        // 4、發送數據
        client.send(packet);

        // 5、釋放資源
        client.close();
    }
}

接收端

public class UdpReceiver {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、指定端口，創建接收端，此處的端口應對應發送端數據包傳遞的端口
        DatagramSocket server = new DatagramSocket(9999);

        // 2、準備容器，封裝成DatagramPacket包
        byte[] contanier = new byte[60*1024]; // 60K
        // 接收端的數據包不用傳遞IP套接字地址
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(contanier, 0, contanier.length);

        // 3、阻塞式接收包，會一直等待數據包
        System.out.println("等待接收");
        server.receive(packet);
        System.out.println("接收到數據包，進行解析");

        // 4、解析包
        byte[] datas = packet.getData(); // 字節數組
        int len = packet.getLength(); // 長度
        System.out.println(new String(datas));
        System.out.println(len);

        // 5、釋放資源
        server.close();
    }
}

接收端控制檯

2、基本類型數據通信

與基本通信相同，唯一需要改動的部分就是發送端的數據轉字節數組，接收端的字節數組轉數據

發送端

// 1、指定端口，創建發送端

// 2、準備基本類型數據，轉成字節數組
// ByteArrayOutputStream 用於將數據轉爲字節數組
// BufferedOutputStream 用於緩衝，提升效率
// DataOutputStream 用於將基本類型數據寫入輸出流
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(baos));

dos.writeInt(1);
dos.writeChar('a');
dos.writeBoolean(true);
dos.writeFloat(1.2f);
dos.flush(); // 調用flush()將緩衝區數據輸出

byte[] datas = baos.toByteArray();

// 3、將字節數組封裝成包
// 4、發送數據
// 5、釋放資源

接收端

// 1、指定端口，創建接收端
// 2、準備容器，封裝成DatagramPacket包
// 3、阻塞式接收包

// 4、解析基本類型
// ByteArrayInputStream 獲取傳遞過來的輸入流
// BufferedInputStream 用於緩衝提升效率
// DataInputStream 用於讀取輸入流中的基本數據類型
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(packet.getData());
DataInputStream dis = new DataInputStream(new BufferedInputStream(bais));

// 取值順序應和寫入順序一致
System.out.println(dis.readInt());
System.out.println(dis.readChar());
System.out.println(dis.readBoolean());
System.out.println(dis.readFloat());

// 5、釋放資源

接收端控制檯

3、對象類型數據通信

對象要能夠被傳輸，必須實現Serializable接口，最好提供一個serialVersionUID

Person.java

public class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -3201672726868875942L;

    private String name;
    private transient int age; // 使用transient修飾的屬性不會被序列化傳輸

    public String getName() {
        return name;
    }

    // get/set/constructor方法省略
}

發送端

// 1、指定端口，創建發送端

// 2、準備對象類型數據，轉成字節數組
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new BufferedOutputStream(baos));

oos.writeObject(new Person("IcyDate", 18));
oos.flush();

byte[] datas = baos.toByteArray();

// 3、將字節數組封裝成包
// 4、發送數據
// 5、釋放資源

接收端

// 1、指定端口，創建接收端，此處的端口應對應發送端發送數據指定的端口
// 2、準備容器，封裝成DatagramPacket包
// 3、阻塞式接收包

// 4、解析對象類型，取值順序應和寫入順序一致
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(packet.getData());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new BufferedInputStream(bais));

Object obj = ois.readObject();
Person person = null;
if (obj instanceof Person) {
    person = (Person) obj;
}

System.out.println("name----->" + person.getName());
System.out.println("age----->" + person.getAge());

// 5、釋放資源

接收端控制檯

4、文件類型通信

文件在發送端首先使用FileInputStream讀取，再寫入ByteArrayOutputStrem並轉爲字節數組

發送端

// 1、指定端口，創建發送端

// 2、準備基本類型數據，轉成字節數組
File file = new File("src/test/1.png"); // 文件大小不超過接收端容器大小
FileInputStream fis = new FileInputStream(file); // 也可直接傳遞文件地址
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();

// flush代表每次讀取和寫入的大小，10K
byte[] flush = new byte[1024*10];
int len = -1;
// 文件輸入流讀取最多flush.length字節的數據到字節數組，讀取完畢返回-1
while ((len = fis.read(flush)) != -1) {
    // 往字節輸出流中寫入讀取出的數據
    baos.write(flush, 0, len);
}

byte[] datas = baos.toByteArray();

// 3、將字節數組封裝成包
// 4、發送數據
// 5、釋放資源

接收端

// 1、指定端口，創建接收端，此處的端口應對應發送端發送數據指定的端口
// 2、準備容器，封裝成DatagramPacket包
// 3、阻塞式接收包

// 4、解析基本類型，取值順序應和寫入順序一致
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(packet.getData());

File file = new File("src/test/copy.png"); // 需要寫入的文件路徑
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);

byte[] flush = new byte[5];
int len = -1;
// 從數據包中的輸入流裏讀取並寫入文件輸出流
while ((len = bais.read(flush)) != -1) {
    fos.write(flush, 0, len);
}
fos.flush();


// 5、釋放資源

5、多次通信

之前的例子都是單次的通信，多次通信只需要發送端循環接收控制檯輸入併發送，接收端循環接收數據包並解析即可

發送端

// 1、指定端口，創建發送端

// 2、準備數據，轉成字節數組
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
while (true) {
    String str = br.readLine(); // 接收控制檯輸入
    byte[] datas = str.getBytes();

    // 3、將字節數組封裝成包
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, datas.length,
            new InetSocketAddress("localhost", 9999));

    // 4、發送數據
    client.send(packet);
    if ("bye".equals(str)) {
        break;
    }
}

// 5、釋放資源

接收端

// 1、指定端口，創建接收端，此處的端口應對應發送端發送數據指定的端口

// 2、準備容器，封裝成DatagramPacket包
while (true) {
    byte[] contanier = new byte[60*1024];
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(contanier, 0, contanier.length);

    // 3、阻塞式接收包
    server.receive(packet);

    // 4、解析包
    byte[] datas = packet.getData();
    int len = packet.getLength();
    String msg = new String(datas, 0, len);
    System.out.println(msg);

    if ("bye".equals(msg)) {
        break;
    }
}

// 5、釋放資源

6、雙向通信

雙向通信要求每一端，既能發送數據，也能接收數據。那就需要一個線程來執行發送端，一個線程執行接收端。也就需要我們把發送端和接受端封裝成兩個類並實現Runnable接口

發送端

public class UdpSender implements Runnable{
    private DatagramSocket client;
    private BufferedReader br;

    private String toIP;
    private int toPort;

    private String sender;

    // 用構造方法來指定發送端端口，接收端ip+端口，和發送人
    UdpSender(int port, String toIP, int toPort, String sender) {
        this.toIP = toIP;
        this.toPort = toPort;
        this.sender = sender;

        try {
            client = new DatagramSocket(port);
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            String str = null;
            try {
                str = sender + "：" + br.readLine();
                byte[] datas = str.getBytes();

                // 3、將字節數組封裝成包
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(datas, 0, datas.length,
                        new InetSocketAddress(toIP, toPort));

                // 4、發送數據
                client.send(packet);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 5、釋放資源
        client.close();
    }
}

接收端

public class UdpReceiver implements Runnable{
    private DatagramSocket server;

    // 指定接收端端口
    UdpReceiver(int port) {
        try {
            server = new DatagramSocket(port);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        // 2、準備容器，封裝成DatagramPacket包
        while (true) {
            byte[] contanier = new byte[60*1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(contanier, 0, contanier.length);

            // 3、阻塞式接收包
            try {
                server.receive(packet);
                // 4、解析包
                byte[] datas = packet.getData();
                int len = packet.getLength();
                String msg = new String(datas, 0, len);
                System.out.println(msg);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 5、釋放資源
        server.close();
    }
}

創建一個學生類和教師類，分別啓動發送和接收端口

JAVA網絡編程（二）：UDP編程

什麼是UDP？

UDP特點

UDP編程核心類

UDP編程

1、基本通信

2、基本類型數據通信

3、對象類型數據通信

4、文件類型通信

5、多次通信

6、雙向通信

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