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  • Java中的TCP/UDP网络通信编程

    网络应用中基本上都是TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议)和UDP(User Datagram Protocol用户数据报协议),TCP是面向连接的通信协议,UDP是无连接的通信协议.

    127.0.0.1是回路地址,用于测试,相当于localhost本机地址,没有网卡,不设DNS都可以访问.

    端口地址在0~65535之间,其中0~1023之间的端口是用于一些知名的网络服务和应用,用户的普通网络应用程序应该使用1024以上的端口.

    Socket连接套接字,Java分别为TCP和UDP提供了相应的类,TCP是java.net.ServerSocket(用于服务器端)和java.net.Socket(用于客户端);UDP是java.net.DatagramSocket.

    1,Java编写UDP网络程序

    1.1,DatagramSocket

    DatagramSocket有如下构造方法:
    1,DatagramSocket() :构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。
    2,DatagramSocket(int port):创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。
    3,DatagramSocket(int port, InetAddress laddr):创建数据报套接字，将其绑定到指定的本地地址。即指定网卡发送和接收数据.

    如果在创建DatagramSocket对象时,没有指定网卡的IP 地址,在发送数据时,底层驱动程序会自动选择一块网卡去发送,在接收数据时,会接收所有的网卡收到的与端口一致的数据.

    发送信息时,可以不指定端口号,接收信息时,要指定端口号,因为要接收指定的数据.

    发送数据使用DatagramSocket.send(DatagramPacket p)方法,接收数据使用DatagramSocket.receive(DatagramPacket p)方法.

    1.2,DatagramPacket

    DatagramPacket类有如下构造方法:
    1,DatagramPacket(byte[] buf, int length):构造 DatagramPacket，用来接收长度为length的数据包。
    2,DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port):构造数据报包,用来将长度为length的包发送到指定主机上的指定端口号。

    接收数据时使用第一次构造方法,发送数据时使用第二种构造方法.

    1.3,InetAddress

    Java中对IP地址进行包装的类,

    DatagramPacket.getAddress()可以获取发送或接收方的IP地址.DatagramPacket.getPort()可以获取发送或接收方的端口.

    1.4,UDP程序例子

    发送程序:

    [java] view plaincopy
    1. import java.net.DatagramPacket;  
    2. import java.net.DatagramSocket;  
    3. import java.net.InetAddress;  
    4.   
    5. public class UdpSend {  
    6.   
    7. public static void main(String[] args) throws Exception {  
    8. DatagramSocket ds = new DatagramSocket();  
    9. String str = "hello , world!";  
    10. DatagramPacket dp = new DatagramPacket(str.getBytes(),str.length(),InetAddress.getByName("192.168.0.105"),3000);  
    11. ds.send(dp);  
    12. ds.close(); //关闭连接  
    13. }  
    14. }  

    接收程序:

    [java] view plaincopy
    1. import java.net.DatagramPacket;  
    2. import java.net.DatagramSocket;  
    3.   
    4. public class UdpRecv {  
    5. public static void main(String[] args) throws Exception {  
    6. DatagramSocket ds = new DatagramSocket(3000);  
    7. byte[] buf = new byte[1024];  
    8. DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);  
    9. ds.receive(dp);  
    10. String str = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());  
    11. System.out.println(str);  
    12. System.out.println("IP:" + dp.getAddress().getHostAddress() + ",PORT:" + dp.getPort());  
    13. ds.close();  
    14. }  
    15. }  

    测试要先运行接收程序,再运行发送程序.如果接收程序没有接收到数据,则会一直阻塞,接收到数据后才会关闭程序.如果网络上没有数据发送过来,接收程序也没有阻塞,通常都是使用了一个已经被占用的端口.

    2,Java编写TCP网络程序

    2.1,ServerSocket

    编写TCP网络服务程序,首先要用到java.net.ServerSocket类用以创建服务器Socket.它的常用构造方法有:
    1,ServerSocket(int port):创建绑定到特定端口的服务器套接字。
    2,ServerSocket(int port, int backlog):利用指定的backlog(服务器忙时保持连接请求的等待客户数量),创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号。
    3,ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr):使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP 地址创建服务器。

    2.2,Socket

    客户端要与服务器建立连接,必须先创建一个Socket对象,它的常用构造方法有:
    1,Socket(String host, int port):创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。
    2,Socket(InetAddress address, int port):创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。
    3,Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort):创建一个套接字并将其连接到指定远程端口上的指定远程地址。
    4,Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort):创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口。

    对于通常情况的应用,使用第1个构造方法来创建客户端的Socket对象,并与服务器建立连接,是非常简单和方便的.

    服 务器端程序调用ServerSocket.accept方法等待客户端的连接请求,一旦accept接收了客户端连接请求,该方法返回一个与该客户端建立 了专线连接的Socket对象,不用程序去创建这个Socket对象.建立了连接的两个Socket是以IO流的方式进行数据交换的,Java提供了 Socket.getInputStream返回Socket的输入流对象,Socket.getOutputStream返回Socket的输出流对 象.

    2.3,TCP程序例子的服务器程序:

    [java] view plaincopy
    1. import java.io.InputStream;  
    2. import java.io.OutputStream;  
    3. import java.net.ServerSocket;  
    4. import java.net.Socket;  
    5.   
    6. public class TcpServer {  
    7. public static void main(String[] args) throws Exception {  
    8. ServerSocket ss = new ServerSocket(8000);  
    9. Socket s = ss.accept();  
    10. InputStream ips = s.getInputStream();  
    11. OutputStream ops = s.getOutputStream();  
    12. ops.write("hello,World!".getBytes());  
    13. byte[] buf = new byte[1024];  
    14. int len = ips.read(buf);  
    15. System.out.println(new String(buf,0,len));  
    16. ips.close();  
    17. ops.close();  
    18. s.close();  
    19. ss.close();  
    20. }  
    21. }  

    在这个程序里,创建了一 个在8000端口上等待连接的ServerSocket对象,当接收到一个客户的连接请求后,程序从与这个客户建立了连接的Socket对象中获得输入输 出流对象,通过输出流首先向客户端发送一串字符,然后通过输入流读取客户端发送过来的信息,并将这些信息打印,然后关闭所有资源.要先运行服务器程序,然 后才能运行客户端程序,当TCP服务器程序运行到Socket.accpet()方法等待客户连接时,accept方法将阻塞,一直到有客户连接请求到 来,该方法才会返回,如果又没有请求到来,又没有发生阻塞,通常都是使用了一个已经被占用的端口.
    我们可以使用windows提供的telnet工具在命令行窗口中测试一下服务器程序:命令如下:telnet localhost 8000
    可以看到,telnet只要有输入就发送,因此我们如果想要在服务器端一次读多个字符的话,还需要进一步处理,看如下代码:

    [java] view plaincopy
    1. import java.io.BufferedReader;  
    2. import java.io.InputStream;  
    3. import java.io.InputStreamReader;  
    4. import java.io.OutputStream;  
    5. import java.net.ServerSocket;  
    6. import java.net.Socket;  
    7.   
    8. public class TcpServer {  
    9. public static void main(String[] args) throws Exception {  
    10. ServerSocket ss = new ServerSocket(8000);  
    11. Socket s = ss.accept();  
    12. InputStream ips = s.getInputStream();  
    13. BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(ips)); //对InputStream进行包装,增加了缓存  
    14. OutputStream ops = s.getOutputStream();  
    15. ops.write("hello,World!".getBytes());  
    16. System.out.println(br.readLine());  
    17. br.close(); //关闭包装类,会自动关闭里面的基类  
    18. ops.close();  
    19. s.close();  
    20. ss.close();  
    21. }  
    22. }  

    再次使用telnet工具可以看到,这次可以发送不止一个字符了,按回车键后发送数据到服务器端.

    2.4,TCP程序例子改进后的服务器程序:

    大多数情况下,服务器端都要服务多个客户端,但一次accept方法调用只接收一个连接,因此,要把accept方法放在一个循环语句中,这样就可以接收多个连接.每个连接的数据交换代码也放在一个循环中,这样才能保证两者可以不停地交换数据.

    每个连接的数据交换代码必须放在独立的线程中运行,否则,这在段代码运行期间,就没法执行其他的程序代码,accept方法也得不到调用,新的连接无法进入.

    下面是一个例子,客户端向服务器发送一个字符串,服务器将这个字符串中的所有字符反向排列后回送给客户端.客户端输入"quit",退出程序.

    [java] view plaincopy
    1. import java.io.BufferedReader;  
    2. import java.io.DataOutputStream;  
    3. import java.io.InputStream;  
    4. import java.io.InputStreamReader;  
    5. import java.io.OutputStream;  
    6. import java.net.ServerSocket;  
    7. import java.net.Socket;  
    8.   
    9. public class TcpServer {  
    10. public static void main(String[] args) throws Exception {  
    11. ServerSocket ss = new ServerSocket(8000);  
    12. while(true){  
    13. Socket s = ss.accept();  
    14. new Thread(new Servicer(s)).start();  
    15. }  
    16. }  
    17. }  
    18.   
    19. class Servicer implements Runnable{  
    20. Socket s;  
    21. public Servicer(Socket s){  
    22. this.s = s;  
    23. }  
    24. public void run(){  
    25. try{  
    26. InputStream ips = s.getInputStream();  
    27. OutputStream ops = s.getOutputStream();  
    28.   
    29. BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(ips));  
    30. DataOutputStream dos = new DataOutputStream(ops);  
    31. while(true){  
    32. String strWord = br.readLine();  
    33. if(strWord.equalsIgnoreCase("quit")){  
    34. break;  
    35. }  
    36. String strEcho = (new StringBuffer(strWord).reverse().toString());  
    37. dos.writeBytes(strWord + "------->" + strEcho + System.getProperty("line.separator"));  
    38. }  
    39. br.close();  
    40. dos.close();  
    41. s.close();  
    42. }catch(Exception e){  
    43. e.printStackTrace();  
    44. }  
    45. }  
    46. }  

    2.5,TCP程序例子客户端程序:

    [java] view plaincopy
    1. import java.io.BufferedReader;  
    2. import java.io.DataOutputStream;  
    3. import java.io.InputStream;  
    4. import java.io.InputStreamReader;  
    5. import java.io.OutputStream;  
    6. import java.net.InetAddress;  
    7. import java.net.Socket;  
    8.   
    9. public class TcpClient {  
    10. public static void main(String[] args) throws Exception{  
    11. if(args.length < 2){  
    12. System.out.println("Usage:java TcpClient ServerIP ServerPort");  
    13. return ;  
    14. }  
    15. Socket s = new Socket(InetAddress.getByName(args[0]),Integer.parseInt(args[1]));  
    16. InputStream ips = s.getInputStream();  
    17. OutputStream ops = s.getOutputStream();  
    18. BufferedReader brKey = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));  
    19. DataOutputStream dos = new DataOutputStream(ops);  
    20. BufferedReader brNet = new BufferedReader(new InputStreamReader(ips));  
    21.   
    22. while(true){  
    23. String strWord = brKey.readLine();  
    24. dos.writeBytes(strWord + System.getProperty("line.separator"));  
    25. if("quit".equalsIgnoreCase(strWord)){  
    26. break;  
    27. }else{  
    28. System.out.println(brNet.readLine());  
    29. }  
    30. }  
    31. dos.close();  
    32. brNet.close();  
    33. brKey.close();  
    34. s.close();  
    35. }  
    36. }  

    先运行服务器程序,再在命令行使用java TcpClient 192.168.0.3 8000,这样就启动了客户端程序.我们可以启动多个客户端程序.

    我们可以利用netstat工具来查看已经被使用的端口
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