当前位置： 首页 > news >正文

【JavaEE】_基于UDP实现网络通信

news 来源：原创 2024/5/9 20:03:12

目录

1. 服务器

1.1 实现逻辑

1.2 代码

1.3 部分代码解释

2. 客户端

2.1 实现逻辑

2.2 代码

2.3 客户端部分代码解释

3. 程序运行结果

4. 服务器客户端交互逻辑

1. 实现UDP版本的回显服务器echo server

普通服务器：收到请求，根据请求计算响应，返回响应；

回显服务器：忽略计算，直接将收到的请求作为响应返回；

（如需实现其他功能，修改响应计算方法process内容即可）；

具体实现代码如下：

1.1 服务器UDPEchoServer

1.1.1 实现逻辑

对于网络通信的服务器需要进行的工作为：

1. 读取请求并解析；

2. 根据请求计算响应；

3. 把响应写回客户端；

4. 打印交互详细信息；

1.1.2 代码

package TestDemo1;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;public class UDPEchoServer {// 创建一个DatagramSocket对象，作为后续操作网卡的基础private DatagramSocket socket = null;public UDPEchoServer(int port) throws SocketException{// 显式指定服务器端口号socket = new DatagramSocket(port);}public void start() throws IOException {// 服务器启动方法System.out.println("服务器启动");// 为保证服务器随时向客户端提供服务while(true){// 1. 读取请求并解析DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);// DatagramPacket对象用于承载从网卡读到的数据，收到数据时需要创建一个内存空间保存这个数据，// DatagramPacket内部不能自行分配内存空间，需要程序员手动创建socket.receive(requestPacket);// 完成receive之后，数据以二进制形式存储在DatagramPacket中// 需要将二进制数据转成字符串String request = new String(requestPacket.getData(),0, requestPacket.getLength());// 取0~requestPacket.getLength()区间内的字节构成一个String对象；//2. 根据请求计算响应String response = process(request);//3. 把响应写回客户端DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());socket.send(responsePacket);//4. 打印交互详细信息System.out.printf("[%s:%d] req=%s, resp=%s\n",requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request,response);}}public String process(String request){return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UDPEchoServer server = new UDPEchoServer(9090);// 可以在1024~65535（临时端口）中任意选取端口号server.start();}
}

1.1.3 部分代码解释

1. 为方便计算请求，将请求的DatagramPacket对象构造成字符串时只需获取DatagramPacket对象中实际有效的部分数据,requestPacket.getLength()获取到的就是收到数据的真实长度而非4096这个最大长度：

2. 已经了解过UDP本身是无连接的，故而对于每一次通信过程，在构造数据报时都需要指定数据报要发给谁；

（1）对于构造的responsePacket对象有3个参数：

DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(                   
response.getBytes(),
response.getBytes().length,
requestPacket.getSocketAddress());

response.length()获取到的是响应对象字符串的字符个数，

response.getBytes().length获取到的是响应对象字符串的字节个数；

requestPacket.getSocketAddress()获取到的是请求发送方（即客户端）的IP与端口号；

（2）注意response.getBytes.length（字节个数）与response.getlength()（字符个数）的区别：

如果response字符串都是英文字符则二者相等，如果包含中文则二者不同；

在进行网络传输时，必然是需要通过字节为单位进行通信的。

3. while(true)会使程序处于快速循环的状态，每循环一次就处理一次请求响应，

当客户端发出请求时，recerive就能顺利读取请求，客户端没有发出请求时，receive就会阻塞；

如果客户端发出的请求过多，可以使用多线程冲动调动计算机硬件资源，也可以再多开机器，但多开机器又会涉及到分布式问题；

4. 使用格式化输出Packet的IP与端口号：

5. 前文已经提及socket也是一个文件，但在上文代码中并未进行close操作，却没有造成文件资源泄漏的原因是：

socket是文件描述符表中的一个表项，每次打开一个文件就会占用一个位置，文件描述符在pcb上，是跟随进程的。在上文代码中创建的socket对象在整个程序运行过程中都需要使用，不可以提前关闭，当socket不需要使用时，即代表程序结束了，进程结束了，文件描述符表也销毁了，伴随着销毁都被系统自动回收了。故而不会造成文件资源泄露问题。

只有代码中频繁打开文件但不关闭，在一个进程的运行过程中，不断积累打开的文件，逐渐消耗掉文件描述符表中的内容，最后消耗殆尽，才会造成泄露。

对于生命周期很短的进程，无需考虑泄露，在客户端方一般来说影响不大。

1.2客户端UDPEchoClient

1.2.1 实现逻辑

对于网络通信的客户端，需要进行的工作是：

1. 从控制台读取数据作为客户端发出的请求；

2. 将请求字符串request构造成请求requestPacket对象，发送给服务器；

3. 尝试读取服务器返回的响应；

4. 将响应responsePacket对象构造成响应response字符串，显示出来；

1.2.2 代码

package TestDemo1;import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class UDPEchoClient {private DatagramSocket socket = null;private String serverIp = "";private int serverPort = 0;public UDPEchoClient(String ip, int port) throws SocketException {// 客户端的socket对象需令系统自动分配socket = new DatagramSocket();// UDP本身不持有对端信息，需要在应用程序中记录对端信息（IP与端口）serverIp = ip;serverPort = port;}public void start() throws IOException {// 客户端启动方法System.out.println("客户端启动");Scanner scanner = new Scanner(System.in);while(true){// 1. 从控制台读取数据作为客户端发出的请求System.out.println("->");String request = scanner.next();// 2. 将请求字符串request构造成请求requestPacket对象，发送给服务器DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,InetAddress.getByName(serverIp), serverPort);socket.send(requestPacket);// 3. 尝试读取服务器返回的响应DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);socket.receive(responsePacket);// 4. 将响应responsePacket对象转换为响应字符串response，显示出来String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength());System.out.println(response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UDPEchoClient client = new UDPEchoClient("127.0.0.1", 9090);client.start();}
}

1.2.3 客户端部分代码解释

1.DatagramPacket的三个构造方法：

第一种：只指定字节数组缓冲区，用于服务器接收请求与客户端接收响应时使用：

第二种：指定字节数组缓冲区与InetAddress对象（同时包含IP与端口），用于服务器向客户端发回响应时使用：

第三种：指定字节数组缓冲区，同时指定IP与端口号：

2. 客户端对服务器发出请求的过程：

对于服务器端口必须是确定的：程序员可以手动分配空闲端口给当前服务器使用即可，

代码为：

socket = new DatagramSocket(port);

客户端一般都采取系统分配的方式：也可以指定端口，但不推荐。一方面，因为指定的端口可能被其他进程占用，如果被占用就会产生端口号冲突，运行就会抛出异常，提示绑定端口失败；另一方面，如果客户端出现了端口冲突，让客户手动解决也是不现实的。

代码为：

socket = new Datagramocket();

3. 端口与进程的关系：

端口号用于标识或区分一个进程，因此在同一台主机上，不允许一个端口同时被多个进程使用；

但是一个进程可以绑定多个端口；

即socket和端口是一一对应的，进程与socket是一对多的；

1.3 程序运行结果

首先启动EchoServer，再启动EchoClient，在客户端输入请求字符串后查看运行结果：

客户端与服务器通信成功。

1.4 服务器客户端交互逻辑

1. 服务器先启动，启动后进入循环，执行到receive处阻塞；

2. 客户端开始启动后，进入循环执行scanner.next()，在此处阻塞。

    当客户在控制台输入内容后，next返回作为请求，继而构造请求数据并发送给服务器；

3. 客户端发送数据后，

服务器从receive中返回，解析请求构造字符串，执行process操作计算响应，构造响应后执行send发回给客户端；

客户端执行到receive处等待服务器的响应；

4. 客户端获取到从服务器返回的数据后，从receive中返回，继而显示响应内容；

5. 服务器完成一次循环后又执行到receive处，客户端完成依次循环后又执行到scanner.next处，二者均进入阻塞状态；

注意：当服务器程序在普通私有ip计算机上运行时，若不在一个局域网中，无法实现跨主机访问。

如果服务器程序在特殊的计算机：云服务器上，就拥有了公有ip，可以实现跨主机访问。

此部分内容后续详解。

2. 实现UDP版本的翻译服务器

方法1：复制上文实现的回显服务器与客户端程序，仅修改服务器的process方法即可；

方法2：复用上文回显服务器与客户端代码，使用继承与多态；

此处以方法2为例。

2.1 服务器UDPDictServer

package TestDemo1;import java.io.IOException;
import java.net.SocketException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class UDPDictServer extends UDPEchoServer{private Map<String, String> dict = new HashMap<>();public UDPDictServer(int port) throws SocketException {super(port);// 可在该表中插入成千上万个键值对dict.put("dog", "小狗");dict.put("cat", "小猫");dict.put("pig", "小猪");}// 重写process方法完成翻译过程@Overridepublic String process(String request){return dict.getOrDefault(request, "该词在词典中不存在");}public static void main(String[] args) throws IOException {UDPDictServer server = new UDPDictServer(9090);server.start();}
}

注：1. 子类的引用调用start方法，在start方法中又调用process方法，隐藏在start方法中的this指向子类引用，故而调用的是重写后的process方法；

若继承多态部分尚有疑问，请移步JavaSE专栏继承多态一篇，链接如下：

【JavaSE】_6.继承与多态_java继承与多态-CSDN博客

2.2 客户端

可直接使用上文的UDPEchoClient；

2.3 程序运行结果

客户端服务器通信成功。

相关文章：

  • 虚拟歌姬学习：DiffSinger，让GitHub下载快的方法！
  • 在人工智能时代，如何利用AI达到行业领先地位？
  • DophineScheduler通俗版
  • BOSS直聘推荐搜索系统工程师校招面经
  • mybatis类型转换器处理MYSQL数据库geometry类型转换
  • 免费的 UI 设计资源网站 Top 8
  • Java面试题136-150
  • LeeCode 3. 无重复字符的最长子串
  • Kafka（二）【文件存储机制 生产者】
  • 2024 年入局大模型：是否为时已晚？
  • 3.Eureka注册中心
  • 【C/C++】C/C++编程——C++ 开发环境搭建
  • Vue3+TS+dhtmlx-gantt实现甘特图
  • typing python 类型标注学习笔记
  • Vue3 Hooks函数使用及封装
  • Apache Spark Streaming 使用实例
  • HTTP请求重发
  • IDEA 插件开发入门教程
  • If…else
  • Logstash 参考指南（目录）
  • MobX
  • MySQL几个简单SQL的优化
  • nginx 配置多 域名 + 多 https
  • SpiderData 2019年2月23日 DApp数据排行榜
  • Stream流与Lambda表达式（三） 静态工厂类Collectors
  • Sublime text 3 3103 注册码
  • 微信小程序开发问题汇总
  • 文本多行溢出显示...之最后一行不到行尾的解决
  • 我看到的前端
  • gunicorn工作原理
  • ​ 全球云科技基础设施：亚马逊云科技的海外服务器网络如何演进
  • ​Java并发新构件之Exchanger
  • ​LeetCode解法汇总2696. 删除子串后的字符串最小长度
  • ​如何防止网络攻击？
  • #if #elif #endif
  • #多叉树深度遍历_结合深度学习的视频编码方法--帧内预测
  • #控制台大学课堂点名问题_课堂随机点名
  • #我与Java虚拟机的故事#连载02：“小蓝”陪伴的日日夜夜
  • （10）ATF MMU转换表
  • （4）事件处理——（6）给.ready()回调函数传递一个参数（Passing an argument to the .ready() callback）...
  • （安卓）跳转应用市场APP详情页的方式
  • （论文阅读32/100）Flowing convnets for human pose estimation in videos
  • （转）负载均衡，回话保持，cookie
  • (自适应手机端)响应式新闻博客知识类pbootcms网站模板 自媒体运营博客网站源码下载
  • ***php进行支付宝开发中return_url和notify_url的区别分析
  • .apk 成为历史！
  • .NET Core6.0 MVC+layui+SqlSugar 简单增删改查
  • .net 获取url的方法
  • []新浪博客如何插入代码（其他博客应该也可以）
  • [14]内置对象
  • [Android]使用Retrofit进行网络请求
  • [C#小技巧]如何捕捉上升沿和下降沿
  • [CakePHP] 在Controller中使用Helper
  • [codeforces]Checkpoints
  • [Excel VBA]单元格区域引用方式的小结