Java基础之UDP协议和TCP协议简介及简单案例的实现

桃扇骨 2021-10-30 06:18 157阅读 0赞

写在前面的废话：马上要找工作了，做了一年的.net ,到要找工作了发现没几个大公司招聘.net工程师，真是坑爹呀。哎，java就java吧，咱从头开始学呗，啥也不说了，玩命撸吧，我真可怜啊。

## 摘要： ##

本片记载刚刚学习的网络编程的内容，网络编程也称 Socket 编程 、套接字编程。

## 什么是Socket？ ##

用于描述ip地址和端口，是一个通信链的Handle。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务，每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。Socket就是为了网络编程提供的一种机制，通信的两端都有socket，网络通信其实就是socket间的通信，数据在两个socket之间通过 IO 传输。（摘自黑马视频ppt）.

## 网络通信的三要素： ##

### IP地址： ###

网络中设备的标识，也可以用主机名识别，但ip地址唯一，主机名不唯一；

### 端口号： ###

用于标识进程的逻辑地址，是不同进程的标识；

### 传输协议： ###

也即通信的规则，常见的协议由 UDP 协议 和 TCP协议；

## UDP协议和TCP协议 ##

### （1）UDP ###

UDP 为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据报的方法（百度百科截取）。

百度上讲的有点复杂，不太容易懂，比较通俗的说法就是：UDP协议会把数据打包，然后扔给目标地址，但是这个包能不能扔的到目标机器上，就不管了，udp就只管扔。

所以这种通信协议的优缺点很明显了，优点就是：**速度快，效率高**；缺点就是：**安全性低，容易丢包**；

### (2)TCP ###

传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议（摘自百度百科）。

通俗说法：tcp协议只在已经确定通信双方都能联系上对方的时候才能进行通信:

使用tcp协议时要先建立连接；

建立连接的过程：三次握手，如下图，

![1454180-20190716120039222-1484903809.png][]

## UDP协议的简单使用 ##

### 发送数据流程 ###

*  创建发送端socket对象；
 *  提供数据，并将数据封装到数据包中；
 *  通过socket服务的发送功能，将数据包发出去；
 *  释放资源；

### 接收数据流程 ###

*  创建接收端socket对象；
 *  接收数据；
 *  解析数据；
 *  输出数据；
 *  释放资源；

### 一个案例： ###

创建两个控制台程序模拟发送端和接收端，使用udp发送端发送数据，接收端接收数据。

发送端：

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协议发送数据
     *         创建发送端Socket对象
     *         创建数据并打包
     *         发送数据
     *         释放资源
     * 
     * DatagramSocket:此类表示用来发送和接受数据，基于UDP协议
     * 
     * DatagramSocket():
     * DatagramSocket(int port):
     * */
    public class SendDemo {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            //创建发送端Socket对象
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
            //创建数据并打包  DatagramPacket表示数据包
            //数据 byte[] 设备地址ip 进程的地址 ：端口号
            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);
            //发送数据
            ds.send(dp);
            //释放资源
            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协议接受对象：
     *     创建接收端Socket对象
     *     接受数据
     *  解析数据
     *  输出数据
     *  释放资源
     * */
    public class ReceiveDemo {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            //创建接收端Socket对象,此处的端口号要跟发送端一致
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);
            //接收数据
            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");
            //解析数据
            //InetAddress getAddress()
            InetAddress address = dp.getAddress();
            //byte[] getData
            byte[] data = dp.getData();
            int length = dp.getLength();
            //输出数据
            System.out.println("sender ----"+address.getHostAddress());
            System.out.println(new String(data));        
        }
    
    }

运行结果：  
![1454180-20190716154626160-83437130.png][]

说明：

**（1）DatagramSocket类**

**DatagramSocket()** ：创建实例，通常用于客户端编程，他并没有特定的监听端口，仅仅使用一个临时的。  
**DatagramSocket(int port)** ：创建实例，并固定监听Port端口的报文。  
**DatagramSocket(int port, InetAddress laddr)** ：这是个非常有用的构建器，当一台机器拥有多于一个IP地址的时候，由它创建的实例仅仅接收来自LocalAddr的报文。  
**DatagramSocket(SocketAddress bindaddr)** ：bindaddr对象中指定了端口和地址。

**常用方法:**

**receive(DatagramPacket p)** :接收数据报文到p中。receive方法是阻塞的，如果没有接收到数据报包的话就会阻塞在哪里。  
**send(DatagramPacket p)** :发送报文p到目的地。  
**setSoTimeout(int timeout)** :设置超时时间，单位为毫秒。  
**close()** :关闭DatagramSocket。在应用程序退出的时候，通常会主动的释放资源，关闭Socket，但是由于异常的退出可能造成资源无法回收。所以应该在程序完成的时候，主动使用此方法关闭Socket，或在捕获到异常后关闭Socket。

**（2）DatagramPacket类**

DatagramPacket类用于处理报文，将字节数组、目标地址、目标端口等数据包装成报文或者将报文拆卸成字节数组。

**DatagramPacket(byte\[\] buf, int length, InetAddress addr, int port)** ：从buf字节数组中取出offset开始的、length长的数据创建数据对象，目标地址是addr，目标端口是port；  
**DatagramPacket(byte buf\[\], int offset, int length, SocketAddress address)** ：从buf字节数组中取出offset开始的、length长的数据创建数据对象，目标地址是address；

**常用方法：**

**getData() byte\[\]** ：从实例中取得报文中的字节数组编码。

**setData(byte\[\] buf, int offset, int length)**： 设置数据报包中的数据内容

## TCP协议的简单使用 ##

### tcp客户端发送数据流程： ###

*  创建发送端Socket对象（创建连接），Tcp的Socket对象与Udp的有所不同，需注意；
 *  获取输出流对象；
 *  发送数据；
 *  释放资源；

### tcp服务端接收数据流程： ###

*  创建接收端Socket对象；
 *  监听（阻塞）:如果建立连接失败，程序会卡在这里，不往下执行；
 *  获取输入流对象；
 *  获取数据；
 *  输出数据；
 *  释放资源；

**案例一：客户端发送数据，服务端接收数据；**

**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协议发送数据
     *         创建发送端Socket对象（创建连接）
     *         获取输出流对象
     *         发送数据
     *         释放资源
     * */
    public class TcpClientDemo {
        public static void main(String[] args) throws IOException{
            //创建发送端Socket对象（创建连接）
            Socket s = new Socket(InetAddress.getByName("acer-pc"),8886); 
            //获取输出流对象
            OutputStream os = s.getOutputStream();
            //发送数据
            String str = "hello tcp , i m coming!";
            os.write(str.getBytes());
            //释放资源
            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协议接受对象
     *         创建接收端Socket对象
     *         监听（阻塞）:如果建立连接失败，程序会卡在这里，不往下执行
     *         获取输入流对象
     *         获取数据
     *         输出数据
     *         释放资源
     * */
    public class TcpServerDemo {
        
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            //创建接收端Socket对象
            ServerSocket ss = new ServerSocket(8886); 
            //监听
            Socket s = ss.accept();
            //获取输入流对象
            InputStream is = s.getInputStream();
            //获取数据
            byte[] bys = new byte[1024];
            int len; //用于存储读到的字节数
            len = is.read(bys);
            //输出数据
            String client = s.getInetAddress().getHostName();
            System.out.println(client+"发来的数据");
            System.out.println(new String(bys,0,len));
            //释放资源
            s.close();
            //ss.close(); //socket对象一般不释放，因为客户端不止一个，可能有多个客户端会发送数据        
        }    
    }

运行结果：

![1454180-20190716163255847-2079883133.png][]

**案例二：对案例一进行改进，服务端收到数据后，将数据由小写换成大写，然后返回给客户端：**

**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 {
            //创建发送端socket对象
            Socket s = new Socket(InetAddress.getByName("acer-pc"),8866);
            //获取输出流对象
            OutputStream os = s.getOutputStream();
            //写入数据
            String str = "hello tcp ,ahahahah!!!";
            os.write(str.getBytes());
            System.out.println("数据已发送");
            //获取输入流对象
            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 {
            //创建服务端接收对象
            ServerSocket ss = new ServerSocket(8866);
            //监听 来自客户端的连接
            Socket s = ss.accept();
            //获取输入流对象
            InputStream is = s.getInputStream();
            //获取数据
            byte[] bys = new byte[1024];
            int len = is.read(bys);
            String str = new String(bys,0,len);
            //输出数据
            System.out.println(str);
            //转换数据
            String upperStr = str.toUpperCase();
            //获取输出流对象
            OutputStream os = s.getOutputStream();
            //写入数据到流中
            os.write(upperStr.getBytes());
            //释放资源
            s.close();
        }
    }

运行结果：

![1454180-20190716163820685-1506994499.png][]

![1454180-20190716163919514-1504653144.png][]

**案例三：用tcp模拟一个登录功能，tcp客户端输入用户名和密码，然后发送给服务端，服务端根据输入结果返回登录或失败给客户端；**

**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;
    
    /*
     * 模拟用户登录案例
     * */
    public class LoginClient {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            //创建客户端socket对象
            Socket s = new Socket("acer-pc",8885);
            //获取用户名和密码
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("请输入用户名");
            String userName = br.readLine();
            System.out.println("请输入密码");
            String password = br.readLine();        
            //获取输出流对象
            PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
            //写出数据
            out.println(userName);
            out.println(password);
            //获取输入流对象
            BufferedReader serverBr = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
            //获取服务端返回的数据
            String backStr = serverBr.readLine();
            System.out.println(backStr);
            //关闭资源    
            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 {
            //创建服务端socket对象
            ServerSocket ss = new ServerSocket(8885);
            //监听
            Socket s = ss.accept();
            //获取输入流对象
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
            //获取用户名和密码
            String userName = br.readLine();
            String password = br.readLine();
            //判断用户名和密码是否正确
            boolean flag = false;
            if (userName.equals("cherish")&&password.equals("123")) {
                flag = true;
            }
            //获取输出流对象
            PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
            //返回判断信息
            if (flag) {
                System.out.println("成功");
                out.println("登录成功");
            }else {
                out.println("登陆失败");
            }
            //释放资源
            s.close();
            //ss.close();//服务端一般不关闭                
        }
    }

运行结果：

![1454180-20190716164628214-1637901418.png][]

![1454180-20190716164731837-1671091697.png][]

结语：本篇博客根据传智播客基础视频整理，记载比较简单，但大致能演示清楚udp和tcp的区别及其用法。个人学习java才不到4天时间，对于java的一些知识点不能讲解的很清楚，因此代码注释写的不是很详细，见谅见谅！哈哈！

本片博客的代码我上传到百度云盘，需要的可自取：

链接：https://pan.baidu.com/s/1-dTfG9GY5MBIAlNJg1v0mw 
    提取码：3dw6 
    复制这段内容后打开百度网盘手机App，操作更方便哦

转载于:https://www.cnblogs.com/CherishTheYouth/p/CherishTheYouth\_2019\_0716.html

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[1454180-20190716164628214-1637901418.png]: /images/20211029/735c37d5b809468b84ba3542694d633b.png
[1454180-20190716164731837-1671091697.png]: /images/20211029/df2a82d92de74d64a3137cbc235b7adc.png