通過UDP建立TCP連接

解釋

通過UDP廣播查詢服務器的IP地址，然后再建立TCP點對點連接。

應用場景

在服務器IP未知時，並且已知服務器與客戶端明確在一個局域網或者允許組播的子網下。
通過UDP發現服務器地址然后再進行TCP連接。
（PS:萬維網很多路由器對組播進行了限制，所以不能通過UDP報文在萬維網上進行服務器查詢）

主要問題

Android真機和模擬器對組播處理不同
Android不同系統版本對組播處理不同
不同網絡對組播有限制，如部分路由網絡限制UDP報文

簡單實現

傳統組播方式，通過255.255.255.255地址全轉發。
客戶端收到報文后進行相應check，然后通過UDP報文數據獲取服務器的IP地址。
然后通過IP地址連接。
PS：
會有點問題、比如在Android 5.0.1真機（鄙人的手機）上無法接收255.255.255.255組播報文。
也有可能是被路由器過濾掉了，但是在模擬器上一切正常。
后續給出真機上的解決方案

服務器廣播Hello報文代碼：

private class BoadrcastDispense implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            try {
                if (UDPSocket == null) {
                    UDPSocket = new DatagramSocket(udpPortServer);
                }
            } catch (SocketException e1) {
            }
            while (!UDPSocket.isClosed() && flag) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                try {
                    // send message
                    String str = "Hello Client";
                    byte backData[] = str.getBytes();
                    DatagramPacket backPacket = new DatagramPacket(backData,
                            backData.length,
                            InetAddress.getByName("255.255.255.255"),
                            udpPortClient);
                    UDPSocket.send(backPacket);
                } catch (SocketException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

 

客戶端接收Hello報文代碼

public static boolean searchServer() {
        try {
            // receive packet
            if (udpSocket == null) {
                udpSocket = new DatagramSocket(udpPortClient);
                udpSocket.setSoTimeout(5000);
            }
            byte receiveData[] = new byte[bufferSize];
            DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveData,
                    receiveData.length);
            udpSocket.receive(receivePacket);
            String recieveStr = new String(receivePacket.getData(),
                    receivePacket.getOffset(), receivePacket.getLength());
            System.out.println("服務器IP地址："
                    + receivePacket.getAddress().getHostAddress());
            System.out.println("接收到服務器反饋：" + recieveStr);
            if (recieveStr.equalsIgnoreCase("Hello Client")) {
                serverIP = receivePacket.getAddress().getHostAddress();
                System.out.println("連接到服務器成功");
                return true;
            }
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("連接到服務器失敗");
        return false;

    }

在模擬器上進行調試時，上面代碼就已經足夠了。
但是在真機上運行時，發現一直阻塞在receive那里。
各種 百度 + Google ，依然無果，並且發現很多人都遇到過這個問題。
有三個可能的原因:

1. 省電？？？

   Android部分機型為了省電，關閉了wlan的組播功能，但是可以通過代碼開啟。

WifiManager manager = (WifiManager) getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
WifiManager.MulticastLock lock = manager.createMulticastLock("test wifi");
lock.acquire();
// 要執行的組播操作，如receive等
lock.release();

 

但經過嘗試，並非這個原因導致。

2.路由or網絡設備屏蔽掉了255報文

WIFI網絡屏蔽掉了255.255.255.255的組播報文
但是通過反向發送255報文（Android向PC發，發現PC可以收到）可以成功。
所以排除了這個原因。
PS：
這個原因在其他地方還是很有可能的，很多路由器為了防止廣播風暴，都默認屏蔽了255組播，或者限制了組播數量。
比如華為的設備默認限制為30%，丟包率可想而知

3.子網域無法向外發送廣播

這個就比較理論化了。
說的是家里的路由器的IP地址是192.168.0.1的地址，而192.168.x.x屬於內網域，無法向外廣播啥的....
計算機網絡沒學好，暫時不考慮這個原因

改進實現

由於各種搜索無果，決定換一種思路嘗試，受到在嘗試過程中可以通過Android向PC發送255廣播報文的其他，想到了以下兩種解決方案

 1. 利用Android建立服務器，讓PC反向連接到Android
 優點是可以簡單快速的建立P2P連接，但是僅限於P2P連接，如果想讓服務器接入多個客戶端，該方法不適用
 2. 先通過PC獲取Android的IP地址，然后發定點UDP報文，再從定點UDP報文獲取服務器IP
 優點是還是基本的PC做server，android做client的結構，只是要多一步IP中轉
 至於我的方法，由於服務器的代碼基本寫完了，不想做大的更改，所以采用的第二種方法，代碼還是比較簡單：

通過Android端向PC端發送255報文

    public static void sendPacktToServer() {
        try {
            // receive packet
            if (udpSocket == null) {
                udpSocket = new DatagramSocket(udpPortClient);
                udpSocket.setSoTimeout(5000);
            }
            String str = "Hello Server";
            byte[] data = str.getBytes();
            DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(data,
                    data.length,
                    InetAddress.getByName("255.255.255.255"), udpPortServer);
            lock.acquire();
            udpSocket.send(sendPacket);
            lock.release();
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

 

PC端接收到Android發送的255報文后直接回饋定向UDP報文，這樣Android端就可以收到該報文了，然后再建立TCP連接

   private class BoardcastListener implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            try {
                if (UDPSocket == null) {
                    UDPSocket = new DatagramSocket(udpPortServer);
                }
            } catch (SocketException e1) {
            }
            while (!UDPSocket.isClosed() && flag) {
                try {
                    // receive message
                    byte[] recvBuf = new byte[bufferSize];
                    DatagramPacket recvPacket = new DatagramPacket(recvBuf,
                            recvBuf.length);
                    UDPSocket.receive(recvPacket);
                    String recvStr = new String(recvPacket.getData(), 0,
                            recvPacket.getLength());
                    ServerFrame.getInstance().appendServerStr(
                            "接收到UDP消息: " + recvStr + " 來自:"
                                    + recvPacket.getAddress().getHostAddress());
                    // send back message
                    String str = "Hello Client";
                    byte backData[] = str.getBytes();
                    DatagramPacket backPacket = new DatagramPacket(backData,
                            backData.length, recvPacket.getAddress(),
                            udpPortClient);
                    UDPSocket.send(backPacket);
                } catch (SocketException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

 

至此，基本的核心代碼就全貼出來了，目前經過測試在模擬器上和android真機上均可以連接到服務器

總結

其實主要用途還是局域網內在不知道對方IP情況下怎么建立連接的一種手段，解決方案其實有很多。
比如全通過UDP交互等，但是考慮到TCP不需要手動維護穩定性，所以還是偏好使用TCP連接進行數據傳輸。
（能夠使用場景：局域網游戲、物聯網相互連接啥的）
誠然，也可以手動查詢IP地址，然后輸入IP地址進行TCP連接。
但是在移動設備上大家還是比較喜歡一鍵式的東西，通過UDP進行服務器自動發現，這個功能還是有那么一點點用處。。。。