Java基礎之UDP協議和TCP協議簡介及簡單案例的實現

本文轉載自查看原文 2019-08-01 11:03 1063 Java基礎

寫在前面的廢話：馬上要找工作了，做了一年的.net ,到要找工作了發現沒幾個大公司招聘.net工程師，真是坑爹呀。哎，java就java吧，咱從頭開始學唄，啥也不說了，玩命擼吧，我真可憐啊。

摘要：

本片記載剛剛學習的網絡編程的內容，網絡編程也稱 Socket 編程、套接字編程。

什么是Socket？

用於描述ip地址和端口，是一個通信鏈的Handle。在Internet上的主機一般運行了多個服務軟件，同時提供幾種服務，每種服務都打開一個Socket，並綁定到一個端口上，不同的端口對應於不同的服務。Socket就是為了網絡編程提供的一種機制，通信的兩端都有socket，網絡通信其實就是socket間的通信，數據在兩個socket之間通過 IO 傳輸。（摘自黑馬視頻ppt）.

網絡通信的三要素：

IP地址：

網絡中設備的標識，也可以用主機名識別，但ip地址唯一，主機名不唯一；

端口號：

用於標識進程的邏輯地址，是不同進程的標識；

傳輸協議：

也即通信的規則，常見的協議由 UDP 協議和 TCP協議；

UDP協議和TCP協議

（1）UDP

UDP 為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（百度百科截取）。

百度上講的有點復雜，不太容易懂，比較通俗的說法就是：UDP協議會把數據打包，然后扔給目標地址，但是這個包能不能扔的到目標機器上，就不管了，udp就只管扔。

所以這種通信協議的優缺點很明顯了，優點就是：速度快，效率高；缺點就是：安全性低，容易丟包；

(2)TCP

傳輸控制協議（TCP，Transmission Control Protocol）是一種面向連接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通信協議（摘自百度百科）。

通俗說法：tcp協議只在已經確定通信雙方都能聯系上對方的時候才能進行通信:

　　　　　使用tcp協議時要先建立連接；

　　　　　建立連接的過程：三次握手，如下圖，

UDP協議的簡單使用

發送數據流程

創建發送端socket對象；
提供數據，並將數據封裝到數據包中；
通過socket服務的發送功能，將數據包發出去；
釋放資源；

接收數據流程

創建接收端socket對象；
接收數據；
解析數據；
輸出數據；
釋放資源；

一個案例：

創建兩個控制台程序模擬發送端和接收端，使用udp發送端發送數據，接收端接收數據。

發送端：

SendDemo.java

package com.cherish.Socket;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
/*
 * 使用UDP協議發送數據
 *         創建發送端Socket對象
 *         創建數據並打包
 *         發送數據
 *         釋放資源
 * 
 * DatagramSocket:此類表示用來發送和接受數據，基於UDP協議
 * 
 * DatagramSocket():
 * DatagramSocket(int port):
 * */
public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //創建發送端Socket對象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        //創建數據並打包  DatagramPacket表示數據包
        //數據 byte[] 設備地址ip 進程的地址 ：端口號
        String s = "hello udp,i m coming";
        byte[] bys = s.getBytes();
        int length = bys.length; 
        InetAddress address = InetAddress.getByName("acer-pc");
        int port = 8888;
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, length, address,port);
        //發送數據
        ds.send(dp);
        //釋放資源
        ds.close();
        
    }
}

接收端:

ReceiveDemo.java

package com.cherish.Socket;

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

/*
 * 使用UDP協議接受對象：
 *     創建接收端Socket對象
 *     接受數據
 *  解析數據
 *  輸出數據
 *  釋放資源
 * */
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //創建接收端Socket對象,此處的端口號要跟發送端一致
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);
        //接收數據
        byte[] bys = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
        System.out.println("接受前");
        ds.receive(dp);
        System.out.println("接收后");
        //解析數據
        //InetAddress getAddress()
        InetAddress address = dp.getAddress();
        //byte[] getData
        byte[] data = dp.getData();
        int length = dp.getLength();
        //輸出數據
        System.out.println("sender ----"+address.getHostAddress());
        System.out.println(new String(data));        
    }

}

運行結果：

說明：

（1）DatagramSocket類

DatagramSocket() ：創建實例，通常用於客戶端編程，他並沒有特定的監聽端口，僅僅使用一個臨時的。
DatagramSocket(int port) ：創建實例，並固定監聽Port端口的報文。
DatagramSocket(int port, InetAddress laddr) ：這是個非常有用的構建器，當一台機器擁有多於一個IP地址的時候，由它創建的實例僅僅接收來自LocalAddr的報文。
DatagramSocket(SocketAddress bindaddr) ：bindaddr對象中指定了端口和地址。

常用方法:

receive(DatagramPacket p) :接收數據報文到p中。receive方法是阻塞的，如果沒有接收到數據報包的話就會阻塞在哪里。
send(DatagramPacket p) :發送報文p到目的地。
setSoTimeout(int timeout) :設置超時時間，單位為毫秒。
close() :關閉DatagramSocket。在應用程序退出的時候，通常會主動的釋放資源，關閉Socket，但是由於異常的退出可能造成資源無法回收。所以應該在程序完成的時候，主動使用此方法關閉Socket，或在捕獲到異常后關閉Socket。

（2）DatagramPacket類

DatagramPacket類用於處理報文，將字節數組、目標地址、目標端口等數據包裝成報文或者將報文拆卸成字節數組。

DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress addr, int port) ：從buf字節數組中取出offset開始的、length長的數據創建數據對象，目標地址是addr，目標端口是port；
DatagramPacket(byte buf[], int offset, int length, SocketAddress address) ：從buf字節數組中取出offset開始的、length長的數據創建數據對象，目標地址是address；

常用方法：

getData() byte[] ：從實例中取得報文中的字節數組編碼。

setData(byte[] buf, int offset, int length)：設置數據報包中的數據內容

TCP協議的簡單使用

tcp客戶端發送數據流程：

創建發送端Socket對象（創建連接），Tcp的Socket對象與Udp的有所不同，需注意；
獲取輸出流對象；
發送數據；
釋放資源；

tcp服務端接收數據流程：

創建接收端Socket對象；
監聽（阻塞）:如果建立連接失敗，程序會卡在這里，不往下執行；
獲取輸入流對象；
獲取數據；
輸出數據；
釋放資源；

案例一：客戶端發送數據，服務端接收數據；

ClietDemo.java:

package com.cherish.Socket;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

/*
 * 使用tcp協議發送數據
 *         創建發送端Socket對象（創建連接）
 *         獲取輸出流對象
 *         發送數據
 *         釋放資源
 * */
public class TcpClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        //創建發送端Socket對象（創建連接）
        Socket s = new Socket(InetAddress.getByName("acer-pc"),8886); 
        //獲取輸出流對象
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        //發送數據
        String str = "hello tcp , i m coming!";
        os.write(str.getBytes());
        //釋放資源
        s.close();
    }
}

ServerDemo.java:

package com.cherish.Socket;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*
 * 使用tcp協議接受對象
 *         創建接收端Socket對象
 *         監聽（阻塞）:如果建立連接失敗，程序會卡在這里，不往下執行
 *         獲取輸入流對象
 *         獲取數據
 *         輸出數據
 *         釋放資源
 * */
public class TcpServerDemo {
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //創建接收端Socket對象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8886); 
        //監聽
        Socket s = ss.accept();
        //獲取輸入流對象
        InputStream is = s.getInputStream();
        //獲取數據
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len; //用於存儲讀到的字節數
        len = is.read(bys);
        //輸出數據
        String client = s.getInetAddress().getHostName();
        System.out.println(client+"發來的數據");
        System.out.println(new String(bys,0,len));
        //釋放資源
        s.close();
        //ss.close(); //socket對象一般不釋放，因為客戶端不止一個，可能有多個客戶端會發送數據        
    }    
}

運行結果：

案例二：對案例一進行改進，服務端收到數據后，將數據由小寫換成大寫，然后返回給客戶端：

Client.java:

package com.cherish.Socket.TcpDemo_2;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //創建發送端socket對象
        Socket s = new Socket(InetAddress.getByName("acer-pc"),8866);
        //獲取輸出流對象
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        //寫入數據
        String str = "hello tcp ,ahahahah!!!";
        os.write(str.getBytes());
        System.out.println("數據已發送");
        //獲取輸入流對象
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = is.read(bys);
        String backStr = new String(bys,0,len);
        System.out.println(backStr);
        s.close();        
    }
}

Server.java:

package com.cherish.Socket.TcpDemo_2;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //創建服務端接收對象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8866);
        //監聽 來自客戶端的連接
        Socket s = ss.accept();
        //獲取輸入流對象
        InputStream is = s.getInputStream();
        //獲取數據
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len = is.read(bys);
        String str = new String(bys,0,len);
        //輸出數據
        System.out.println(str);
        //轉換數據
        String upperStr = str.toUpperCase();
        //獲取輸出流對象
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        //寫入數據到流中
        os.write(upperStr.getBytes());
        //釋放資源
        s.close();
    }
}

運行結果：

案例三：用tcp模擬一個登錄功能，tcp客戶端輸入用戶名和密碼，然后發送給服務端，服務端根據輸入結果返回登錄或失敗給客戶端；

LoginClient.java:

package com.cherish.Socket.LoginCase;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

/*
 * 模擬用戶登錄案例
 * */
public class LoginClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //創建客戶端socket對象
        Socket s = new Socket("acer-pc",8885);
        //獲取用戶名和密碼
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.println("請輸入用戶名");
        String userName = br.readLine();
        System.out.println("請輸入密碼");
        String password = br.readLine();        
        //獲取輸出流對象
        PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
        //寫出數據
        out.println(userName);
        out.println(password);
        //獲取輸入流對象
        BufferedReader serverBr = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //獲取服務端返回的數據
        String backStr = serverBr.readLine();
        System.out.println(backStr);
        //關閉資源    
        s.close();
    }
}

LoginServer.java:

package com.cherish.Socket.LoginCase;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class LoginServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //創建服務端socket對象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8885);
        //監聽
        Socket s = ss.accept();
        //獲取輸入流對象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //獲取用戶名和密碼
        String userName = br.readLine();
        String password = br.readLine();
        //判斷用戶名和密碼是否正確
        boolean flag = false;
        if (userName.equals("cherish")&&password.equals("123")) {
            flag = true;
        }
        //獲取輸出流對象
        PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
        //返回判斷信息
        if (flag) {
            System.out.println("成功");
            out.println("登錄成功");
        }else {
            out.println("登陸失敗");
        }
        //釋放資源
        s.close();
        //ss.close();//服務端一般不關閉                
    }
}

運行結果：

結語：本篇博客根據傳智播客基礎視頻整理，記載比較簡單，但大致能演示清楚udp和tcp的區別及其用法。個人學習java才不到4天時間，對於java的一些知識點不能講解的很清楚，因此代碼注釋寫的不是很詳細，見諒見諒！哈哈！

本片博客的代碼我上傳到百度雲盤，需要的可自取：

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提取碼：3dw6 
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