UDP网络通信编程

基本介绍

UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的传输协议，不保证传输数据的可靠性。在网络通信中，UDP常用于那些对实时性要求较高、可靠性要求较低的应用程序，比如音视频传输等。

1.类 DatagramSocket 和 DatagramPacket[数据包/数据报] 实现了基于 UDP协议网络程序

2.UDP数据报通过数据报套接字 DatagramSocket 发送和接收，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达

3.DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号

4.UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接

在Java中，进行UDP网络通信可以使用Java自带的java.net包中的DatagramSocket和DatagramPacket类。

DatagramSocket类

DatagramSocket类是实现基于UDP协议的网络通信的基础。该类提供的方法包括：

DatagramSocket(int port)：创建一个DatagramSocket对象，并绑定到指定端口号。
void send(DatagramPacket p)：将数据报发送到指定的主机和端口。
void receive(DatagramPacket p)：等待接收数据报。
void setSoTimeout(int timeout)：设置socket的超时时间。

DatagramPacket类

DatagramPacket类代表着数据报包，包含了要发送或接收的数据、数据的长度以及发送或接收方的IP地址和端口号等信息。该类提供的方法包括：

DatagramPacket(byte[] buf, int length)：创建一个DatagramPacket对象，用于接收数据报。
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)：创建一个DatagramPacket对象，用于发送数据报。
byte[] getData()：获取数据报的数据。
InetAddress getAddress()：获取发送或接收方的IP地址。
int getPort()：获取发送或接收方的端口号。

UDP编程的基本流程

1.核心的两个类/对象 DatagramSocket与DatagramPacket·

2.建立发送端，接收端(没有服务端和客户端概念)

3.发送数据前，建立数据包/报 DatagramPacket对象

4.调用DatagramSocket的发送、接收方法

5.关闭DatagramSocket

应用实例

代码演示：

首先我们先创建 DatagramSocket 对象，准备在8887端口接收数据

第二步将需要发送的数据，封装到 DatagramPacket对象，主要要把发送的内容转换成字节数组

这里要注意一下封装的 DatagramPacket对象 bytes 内容字节数组 , bytes.length , 主机(IP) , 端口

然后构建一个 DatagramPacket 对象，准备接收数据因为UDP 协议时一个数据包最大 64k

java">package com.homework;

/*
(1)编写一个接收端A,和一个发送端B， 使用UDP协议完成
(2) 接收端在 8888端口等待接收数据(receive)
(3)发送端向接收端 发送 数据“四大名著是哪些"
(4)接收端接收到 发送端发送的 问题后，返回“四大名著是<<红楼梦>> ...”，否则返回what?
(5)接收端和发送端程序退出
 */

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Scanner;

/**
 * 发送端B ====> 也可以接收数据
 */
public class Homework02SenderB {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //1.创建 DatagramSocket 对象，准备在8887端口 接收数据
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8887);

        //2. 将需要发送的数据，封装到 DatagramPacket对象
        System.out.println("请输入你的问题: ");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String question = scanner.next();
        byte[] bytes = question.getBytes();//把要发送的内容转成字节数组
        //说明: 封装的 DatagramPacket对象 bytes 内容字节数组 , bytes.length , 主机(IP) , 端口
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName("192.168.55.57"), 8888);
        socket.send(datagramPacket);//发送

        //3.=== 接收从A端回复的信息
        //(1)   构建一个 DatagramPacket 对象，准备接收数据
        //   在前面讲解UDP 协议时，说过一个数据包最大 64k
        byte[] bytes1 = new byte[1024];
        datagramPacket = new DatagramPacket(bytes1, bytes1.length);
        //(2)    调用 接收方法, 将通过网络传输的 DatagramPacket 对象
        //   填充到 datagramPacket对象
        // 当有数据包发送到 本机的8887端口时，就会接收到数据
        //   如果没有数据包发送到 本机的8887端口, 就会阻塞等待.
        socket.receive(datagramPacket);

        //(3)  可以把datagramPacket 进行拆包，取出数据，并显示.
        int length = datagramPacket.getLength();//实际接收到的数据字节长度
        byte[] data = datagramPacket.getData();//接收到数据
        String s = new String(data, 0, length);//构建一个字符串
        System.out.println("接收到9999端口发来的信息");
        System.out.println(s);

        //关闭资源
        socket.close();
        System.out.println("B端退出");

    }
}

java">package com.homework;
/*
(1)编写一个接收端A,和一个发送端B， 使用UDP协议完成
(2) 接收端在 8888端口等待接收数据(receive)
(3)发送端向接收端 发送 数据“四大名著是哪些"
(4)接收端接收到 发送端发送的 问题后，返回“四大名著是<<红楼梦>> ...”，否则返回what?
(5)接收端和发送端程序退出
 */

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;

/**
 * UDP接收端
 */
public class Homework02ReceiverA {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 创建一个 DatagramSocket 对象，准备在8888接收数据
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);
        //2. 构建一个 DatagramPacket 对象，准备接收数据
        //   在前面讲解UDP 协议时，说过一个数据包最大 64k
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
        //3. 调用 接收方法, 将通过网络传输的 DatagramPacket 对象
        //   填充到    datagramPacket对象
        //当有数据包发送到 本机的8888端口时，就会接收到数据
        //   如果没有数据包发送到 本机的8888端口, 就会阻塞等待.
        System.out.println("接收端A 等待接收数据..");
        socket.receive(datagramPacket);

        //4. 可以把datagramPacket 进行拆包，取出数据，并显示
        int length = datagramPacket.getLength();//实际接收到的数据字节长度
        byte[] data = datagramPacket.getData();//接收到数据
        String s = new String(data, 0, length);//构建一个字符串
        String s2 = "";//定义辅助变量
        if (s.equals("四大名著是那些")) {
            s2 = "四大名著 <<红楼梦>> <<三国演示>> <<西游记>> <<水浒传>>";
        } else {
            s2 = "what?";
        }

        //===回复信息给B端
        //将需要发送的数据，存放到bytes数组中
        bytes = s2.getBytes();
        //说明: 封装的 DatagramPacket对象 bytes 内容字节数组 , bytes.length , 主机(IP) , 端口
        datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName("192.168.55.57"), 8887);
        socket.send(datagramPacket);//发送

        //5. 关闭资源
        socket.close();
        System.out.println("A端退出...");


    }
}

本章习题

第一题

代码演示：

要求：

(1)使用字符流的方式，编写一个客户端程序和服务器端程序,
(2)客户端发送“name”,服务器端接收到后，返回“我是 nova"，nova 是你自己的名字
(3)客户端发送“hobby”，服务器端接收到后，返回“编java程序”
(4)不是这两个问题，回复“你说啥呢!

服务端代码

java">package com.homework;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*
(1)使用字符流的方式，编写一个客户端程序和服务器端程序,
(2)客户端发送“name”,服务器端接收到后，返回“我是 nova"，nova 是你自己的名字
(3)客户端发送“hobby”，服务器端接收到后，返回“编java程序”
(4)不是这两个问题，回复“你说啥呢!
 */

/**
 * 服务端, 使用字符流方式读写
 */
public class Homework01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1. 在本机 的9999端口监听, 等待连接
        //   细节: 要求在本机没有其它服务在监听9999
        //   细节：这个 ServerSocket 可以通过 accept() 返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务端，在9999端口监听，等待连接..");

        //2. 当没有客户端连接9999端口时，程序会 阻塞, 等待连接
        //   如果有客户端连接，则会返回Socket对象，程序继续
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("连接成功");

        //3. 获取socket相关联的输入流
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //4. IO读取, 使用字符流, 老师使用 InputStreamReader 将 inputStream 转成字符流
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();//把读取到的内容存放到变量s中
        String answer = "";//定义辅助变量
        //对s进行判断，返回不同的值
        if (s.equals("name")) {
            answer = "我是nova";
        } else if (s.equals("hobby")) {
            answer = "编写Java程序";
        } else {
            answer = "你说啥呢";
        }

        //5. 获取socket相关联的输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write(answer);//根据s的值返回不同的信息
        bufferedWriter.flush();// 如果使用的字符流，需要手动刷新，否则数据不会写入数据通道
        socket.shutdownOutput();//设置结束标记

        //6.关闭流
        bufferedWriter.close();
        bufferedReader.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();//关闭

    }
}

客户端代码

java">package com.homework;

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

/*
(1)使用字符流的方式，编写一个客户端程序和服务器端程序,
(2)客户端发送“name”,服务器端接收到后，返回“我是 nova"，nova 是你自己的名字
(3)客户端发送“hobby”，服务器端接收到后，返回“编java程序”
(4)不是这两个问题，回复“你说啥呢!
 */

/**
 * 客户端，发送 信息 给服务端， 使用字符流
 */
public class Homework01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //思路
        //1. 连接服务端 (ip , 端口）
        //解读: 连接本机的 9999端口, 如果连接成功，返回Socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        //2. 连接上后，生成Socket, 通过socket.getOutputStream()
        //   得到 和 socket对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        //3. 通过输出流，写入数据到 数据通道, 使用字符流
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入内容");
        String s1 = scanner.next();
        bufferedWriter.write(s1);//创建一个scanner把我们输入的内容写入到数据通道中
        bufferedWriter.newLine();//插入一个换行符，表示写入的内容结束, 注意，要求对方使用readLine()!!!!
        bufferedWriter.flush();// 如果使用的字符流，需要手动刷新，否则数据不会写入数据通道

        //4. 获取和socket关联的输入流. 读取数据(字符)，并显示
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        System.out.println("接收到服务端发来的信息");
        String s = bufferedReader.readLine();//读取数据通道中的内容并输出
        System.out.println(s);


        //5.关闭流
        bufferedReader.close();
        bufferedWriter.close();
        socket.close();

    }
}

第二题

代码演示：

要求：

(1)编写客户端程序和服务器端程序
(2) 客户端可以输入一个音乐文件名，比如高山流水,服务端收到音乐名后，可以给客户端返回这个音乐文件，如果服务器没有这个文件，返回一个默认的音乐即可。
(3) 客户端收到文件后，保存到本地 e:
(4)提示: 该程序可以使用 StreamUtils.java

服务端代码

java">package com.homework;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*
(1)编写客户端程序和服务器端程序
(2) 客户端可以输入 一个 音乐 文件名，比如 高山流水,服务端 收到音乐名后，可以给客户端 返回这个 音乐文件，如果服务器没有这个文件，返回 一个默认的音乐即可。
(3) 客户端收到文件后，保存到本地 e:
(4)提示: 该程序可以使用 StreamUtils.java
 */
public class Homework03Server {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1 在 9999端口监听
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        //2.等待客户端连接
        System.out.println("服务端在9999端口等待连接");
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("连接成功");

        //读取到客户端发来要下载的文件名
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        //也可以使用while循化的方式读取文件名
        /*
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            byte[] b = new byte[1024];
            int len = 0;
            String downLoadFileName = "";
            while ((len = inputStream.read(b)) != -1) {
                downLoadFileName += new String(b, 0 , len);
            }
            System.out.println("客户端希望下载文件名=" + downLoadFileName);
         */


        //在服务器上有两个文件, 无名.mp3 高山流水.mp3
        //如果客户下载的是 高山流水 我们就返回该文件，否则一律返回 无名.mp3
        //根据用户发来的信息进行判断
        String resFile = "";
        if (s.equals("src\\高山流水.mp3")) {
            resFile = "src\\高山流水.mp3";
        } else {
            resFile = "src\\无名.mp3";
        }
        //根据客户端发来的信息读取文件  因为读取的是音乐要使用字节流不可以使用字符流，否则可能造成数据的丢失
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(resFile));
        //使用工具类把读到的文件转成一个字节数组
        byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);

        //把字节数组发送到数据通道
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        bos.write(bytes);
        bos.flush();
        socket.shutdownOutput();//设置结束标记就

        //关闭流
        bis.close();
        bos.close();
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        System.out.println("服务端退出...");

    }
}

客户端代码

java">package com.homework;

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

/*
(1)编写客户端程序和服务器端程序
(2) 客户端可以输入 一个 音乐 文件名，比如 高山流水,服务端 收到音乐名后，可以给客户端 返回这个 音乐文件，如果服务器没有这个文件，返回 一个默认的音乐即可。
(3) 客户端收到文件后，保存到本地 e:
(4)提示: 该程序可以使用 StreamUtils.java
 */
public class Homework03Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //客户端连接服务端，准备发送
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);

        // 获取和Socket关联的输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        // 接收用户输入，指定下载文件名
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要下载的音乐名");
        String next = scanner.next();
        bufferedWriter.write(next);//把要下载的文件名发送到服务端
        bufferedWriter.flush();
        //设置写入结束的标志
        socket.shutdownOutput();

        String filePath = "e:\\" + next + ".mp3";
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //从数据通道中读取读取服务端返回的文件(字节数据)
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(inputStream);
        //使用工具类转成一个字节数组
        byte[] bytes = StreamUtils.streamToByteArray(bis);

        // 得到一个字节输出流，准备将 bytes 写入到磁盘文件
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(filePath));
        bos.write(bytes);
        bos.flush();

        //关闭流
        bis.close();
        bos.close();
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        System.out.println("客户端下载完毕，正确退出..");


    }
}