javaEE-网络编程-3 UDP

Socaket套接字

UDP数据报套字节编程

1.DatagrameSocket类

DatagramSocaket构造方法:

DatagramSocaket常用方法：

2.DatagramPacket类

DatagramPacket构造方法：

UDP回显服务器实现

UDP服务端实现：

创建一个Socket类对象：

构造方法：

创建start()方法：

异常：

代码展示：

UDP客户端实现：

创建一个Socket对象：

构造方法：

start()方法：

编辑代码展示:

结果:

服务端和客户端之间的执行流程:

Socaket套接字

Socaket套接字是系统提供的,用于网络通信的技术。是基于TCP/IP协议的网络通信的基本单位。

基于Socaket套接字的网络程序开发就是网络编程。

简单来说，Socket就是操作系统中的一个概念，本质上是一种特殊的文件。

Socaket就是把“网卡”这样的概念给抽象成了文件，把网络通信和文件操作给统一了：

往Socket中写数据，就相当于通过网卡发送数据；从Socket中读数据，就相当于通过网卡接收数据。

Socaket套接字注意事项：

1. 客⼾端和服务端：开发时，经常是基于⼀个主机开启两个进程作为客⼾端和服务端，但真实的场景，⼀般都是不同主机。

2. 注意⽬的IP 和⽬的端⼝号，标识了⼀次数据传输时要发送数据的终点主机和进程。

3. Socket编程我们是使⽤流套接字和数据报套接字，基于传输层的TCP或UDP协议，但应⽤层协议，也需要考虑，这块我们在后续来说明如何设计应⽤层协议。

4. 关于端⼝被占⽤的问题

5. 如果⼀个进程A已经绑定了⼀个端⼝，再启动⼀个进程B绑定该端⼝，就会报错，这种情况也叫端⼝被占⽤。

UDP数据报套字节编程

对于UDP来说，是无连接，面向数据报的特点。即每次都没有建立连接，并且一次发送全部的数据报，一次也接受全部的数据报。

UDP的socktet的api是如何实现的?

java中是由UDP协议通信，主要是使用DatagramSocket类来创建数据报套接字Socket。用DatapramPacket类来作为发送和接收数据报。

1.DatagrameSocket类

java中就是用DatagrameSocket 类来表示UDP Socket文件，用于接收和发送UDP数据报.

DatagramSocaket构造方法:

DatagramSocaket常用方法：

receive和send方法的 DatagramPacket 参数属于 “输出型参数”。

2.DatagramPacket类

DatagramPacket是UDP Socket发送和接收的数据报。

使用这个类来表示UDP数据报，每次传输数据都要以UDP数据报为单位。

DatagramPacket构造方法：

DatagramPacket常用方法：

创建UDP发送数据DatagramPacket responseSocket时，需要指定发送的对方IP和端口号,要传入SocketAddress参数:目的主机的IP地址和端口号，该对象可以使用InteSocketAddress类来创建。

InteSocketAddress类

构造方法：

UDP回显服务器实现

写一个简单的UDP 服务器/客户端通信的程序 ：回显服务器（Echo Server)：

这个程序没有实现什么功能，就是调用Socket api,让客户端给服务器发送一个请求，请求就是从控制台输入的字符串，服务器再将这个字符串返回给客户端，客户端再将字符串打印显示出来。

DatagramSocket,DatagramPacket类都是再java.net包中的·：

服务器和客户端要创建一个Socket对象，服务器的Socket要显示指定一个端口号，而客户端Socket不需要显示指定（系统会自动分配一个随机端口号）

原因：

UDP服务端实现：

创建一个Socket类对象：

构造方法：

显示指定一个端口号

创建start()方法：

完成Socket的接收客户端请求，做出响应返回响应的功能，并循环执行

任务1.创建一个DatagramPacket类对象，接收用户的请求，调用receive方法

requestPacket:

任务2：根据请求计算响应

任务3：将响应返回给客户端

responsePacket:

这里的第三个参数response.getBytes().length.不能写成response.length():

异常：

在这个程序中，会经常看到SockerException和IOException,要处理一下：

start()代码：

代码展示：

UdpEchoServer

/**
 * 实现UDP 回显服务器
 */

class UdpEchoServer{
    //创建DatagramSocket类，进行发送数据和接收数据
    private DatagramSocket socket=null;
    //UDP服务端 构造方法 serverPock: 指定端口号
    public UdpEchoServer(int serverPort) throws SocketException {
        socket=new DatagramSocket(serverPort);
    }
    //start方法中，完成Socket的 接收客户端请求，做出响应 返回响应的功能
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true){//每次循环 ，就是处理一个请求-响应的过程
            //1.创建一个DatagramPacket类空对象，用来接收用户的请求
            DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            //通过receive接收用户的请求
            //此处可能会出现阻塞-》等待用户发送请求
            socket.receive(requestPacket);
            //2.根据请求 计算响应
            //先将请求转换成字符串 方便后面的操作
            String request=new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());
            //计算响应
            String response=process(request);
            //3.将响应返回给客户端
            //先将响应打包成DatagramPacket， 指定数据内容、长度、要发给哪个客户端
            DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(response.getBytes(), 0,response.getBytes().length,
                                            requestPacket.getSocketAddress());
           //将响应返回给客户端
            socket.send(responsePacket);
            //打印用户IP 端口号，请求信息 响应信息
            System.out.printf("[%s,%d],req:%s，resp:%s\n",requestPacket.getAddress(),requestPacket.getPort(),
                                                            request,response);
        }
    }

    public String process(String request) {
        //这里什么也不做，就将用户的请求返回
        return request;
    }
    //测试
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer udpEchoServer = new UdpEchoServer(9090);
        udpEchoServer.start();
    }
}

UDP客户端实现：

创建一个Socket对象：

构造方法：

start()方法：

代码展示:


/**
 * 实现UDP 回显服务器
 * 客户端
 */

class UdpEchoClient1{
    private DatagramSocket socket=null;
    private String serverIP;//服务端IP
    private int serverPort;//服务端 端口号
    //构造方法 传入服务端的Ip 端口号 并保存
    public UdpEchoClient1(String serverIp,int serverPort) throws SocketException {
        socket=new DatagramSocket();
        this.serverIP=serverIp;
        this.serverPort=serverPort;
    }
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("客户端启动");
        Scanner scan=new Scanner(System.in);
        while(true){
            System.out.print("->");
            //1.用户从控制台输入请求
            if(!scan.hasNext()){
                break;
            }
            //2.读取请求
            String request=scan.next();
            //3.将请求发送给服务器
            //先将请求打包成requestPacket , 指定内容,长度 ;指定要发送的服务器IP,端口号
            DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,
                                                            InetAddress.getByName(serverIP),serverPort);
            //发送请求 给服务器
            socket.send(requestPacket);
            //4.接收服务器的响应
            //先创建一个空的DatagramPacket,用来接收服务器的响应
            DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            //接收服务器响应
            socket.receive(responsePacket);
            //将响应转换成String 打印在控制台
            String response=new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());
            System.out.println(response);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoClient1 udpEchoClient1 = new UdpEchoClient1("127.0.0.1", 9090);
        udpEchoClient1.start();
    }
}

结果:

客户端和服务端同时启动

DatagramPacket对象,共出现了三种形式:

1.创建空对象,用来存放请求的参数:字节数组数组长度

2.服务器存放请求的响应结果参数: 响应字节数组数组长度客户端IP和端口号

3.客户端向服务端发送请求参数: 请求字节数组数组长度服务端IP 服务端端口号

服务端和客户端之间的执行流程:

通过UDP服务端模拟实现一个"翻译词典":

参考代码:


/**
 * 实现一个词典翻译服务器
 * 英 译 汉
 */
class UdpDirectServer extends UdpEchoServer{
    //翻译服务器,连接功能与初始的服务器一样,通过继承UdpEchoServer类,
    // 重写process方法,实现特有功能
    //创建一个哈希表,通过键值对来实现一个查找的功能
    private HashMap<String,String> hashMap=new HashMap<>();
    public UdpDirectServer(int serverPort) throws SocketException {
        super(serverPort);
        //填充哈希表
        hashMap.put("cat","小猫");
        hashMap.put("dog","小狗");
        hashMap.put("pig","小猪");
        hashMap.put("flag","小鸟");
        //......
        //真实的翻译词典也是通过大量的键值对来实现查找功能的
    }
    //重写父类的process方法,实现"翻译"功能
    @Override
    public String process(String request) {
        return hashMap.get(request);
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpDirectServer udpDirectServer = new UdpDirectServer(9090);
        udpDirectServer.start();
    }

}