【Java网络编程】TCP通信(Socket 与 ServerSocket)和UDP通信的三种数据传输方式

目录

1、TCP通信

1.1、Socket 和 ServerSocket

1.3、TCP通信示例

2、UDP的三种通信(数据传输)方式

1、TCP通信

TCP通信协议是一种可靠的网络协议,它在通信的两端各建立一个Socket对象

        通信之前要保证连接已经建立(注意TCP是一定要建立连接的)

        TCP是通过Socket产生I0流来进行网络通信的,所以发送端和接收端的两个流的方向是不一样的,比如客户端和服务器进行通信(通信前要确保建立了连接),然后客户端向服务器发送了“你好帅”,这一次发送数据的过程,它们流的方向是不一样的,针对客户端来说,它是往外发所以用的是输出流,而针对服务器来说,它是接收数据所以用的是输入流。

1.1、Socket 和 ServerSocket

        socket可以使一个应用从网络中读取和写入数据,不同计算机上的两个应用可以通过连接发送和接受字节流,当发送消息时,你需要知道对方的ip和端口,在java中,socket指的是java.net.Socket类。

        一旦成功创建一个Socket类的实例,可以用它来发送和接收字节流,发送时调用getOutputStream方法获取一个java.io.OutputStream对象,接收远程对象发送来的信息可以调用getInputStream方法来返回一个java.io.InputStream对象。

        Socket类代表一个客户端套接字,即任何时候连接到一个远程服务器应用时构建所需的socket。现在,要实现一个服务器应用,需要不同的做法。服务器需随时待命,因为不知道客户端什么时候会发来请求,此时,我们需要使用ServerSocket,对应的是java.net.ServerSocket类。 
  ServerSocket与Socket不同,ServerSocket是等待客户端的请求,一旦获得一个连接请求,就创建一个Socket示例来与客户端进行通信。 

1.3、TCP通信示例

(1)写TCP通信的步骤:

客户端:

        创建客户端的Socket对象(Socket)与指定服务端连接:Socket(string host,int port)--host为服务器ip地址,port为端口

获取输出流,写数据:OutputStream getoutputstream()

释放资源:void close()

服务器:

创建服务器端的Socket对象(ServerSocket):Serversocket(int port)

监听客户端连接,返回一个Socket对象:Socket accept()

获取输入流,读数据,并把数据显示在控制台:InputStream getInputStream()

释放资源:void close()

示例:

提示:在客户端创建了Socket对象的同时会去连接服务端,如果连接不上,代码会报错;用来通信的I0流可以关可不关,因为这个流是TCP连接通道里的流,关闭TCP连接通道时这个流自然就关了

客户端代码

public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {//TCP协议,发送数据// 1.创建Socket对象// 提示:在创建对象的同时会连接服务端,如果连接不上,代码会报错Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10001);//2.可以从连接通道中获取输出流(OutputStream是引用型数据类型)OutputStream os = socket.getOutputStream();//写出数据//os.write("aaa".getBytes());os.write("你好aaa是吧".getBytes());//3.释放资源os.close();//这里的流可以关可不关,因为这个流是TCP连接通道里的流,关闭TCP连接通道时这个流自然就关了socket.close();}
}

服务器代码

public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//TCP协议,接收数据// 1.创建对象ServerSocketServerSocket ss = new ServerSocket(10001);//2.监听客户端的链接Socket socket = ss.accept();//3.从连接通道中获取输入流读取数据InputStreamReader br = new InputStreamReader(socket.getInputStream());//这时候才能正确的读取到中文数据int b;while ((b = br.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}//4.释放资源br.close();//这里的流可以关可不关,因为这个流是TCP连接通道里的流,关闭TCP连接通道时这个流自然就关了ss.close();}
}

先运行服务器,再运行客户端

结果结果

(2)客户端不断发送消息

客户端代码

public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {//客户端:多次发送数据//服务器:接收多次接收数据,并打印//1.创建Socket对象Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10001);//2.可以从连接通道中获取输出流(OutputStream是引用型数据类型)OutputStream os = socket.getOutputStream();Scanner sc = new Scanner(System.in);while (true) {System.out.println("输入要发送的数据:");String str = sc.nextLine();if ("886".equals(str)) {break;}//写出数据os.write(str.getBytes());}//3.释放资源socket.close();}
}

服务器代码

public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//客户端:多次发送数据//服务器:接收多次接收数据,并打印// 1.创建对象ServerSocketServerSocket ss = new ServerSocket(10001);//2.监听客户端的链接Socket socket = ss.accept();//3.从连接通道中获取输入流读取数据InputStreamReader br = new InputStreamReader(socket.getInputStream());int b;while ((b = br.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}//4.释放资源ss.close();}
}

运行结果:客户端发送886后结束通信

(3)客户端和服务器互发互收消息

//客户端代码
public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10001);OutputStream os = socket.getOutputStream();String str = "你看的到我发信息吗?";os.write(str.getBytes());//往服务器写出结束标记,shutdownOutput()是关闭输出流,如果不关闭,服务器那边的输入流就不会关闭,就会继续阻塞在读信息的过程中socket.shutdownOutput();InputStreamReader br = new InputStreamReader(socket.getInputStream());int b;while ((b = br.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}socket.close();}
}//服务器代码
public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket ss = new ServerSocket(10001);Socket socket = ss.accept();InputStreamReader br = new InputStreamReader(socket.getInputStream());int b;while ((b = br.read()) != -1) {System.out.print((char) b);}socket.getOutputStream().write("是的,我看到了。".getBytes());//链式编程//写出结束标记,shutdownOutput()是关闭输出流socket.shutdownOutput();socket.close();ss.close();}
}

运行结果

服务器端:

客户端:

2、UDP的三种通信(数据传输)方式

Java网络编程中的UDP(User Datagram Protocol)通信编程支持单播、组播和广播这三种方式。

  • 单播(Unicast):单播是指将数据从一个发送者发送到一个接收者的传输方式。在UDP编程中,通过指定目标主机的IP地址和端口号,可以实现单播通信。
  • 组播(Multicast):组播是指将数据从一个发送者发送到一组特定的接收者的传输方式。在UDP编程中,可以使用Java的MulticastSocket类来支持组播通信。
  • 广播(Broadcast):广播是指将数据从一个发送者发送到网络中的所有设备的传输方式。在UDP编程中,可以通过指定广播地址(通常是特定的子网地址)来实现广播通信。

单播:前面的发送接收数据的通信方式就是单播

组播:组播地址:224.0.0.0~239.255.255.255;其中224.0.0.0~224.0.0.255为预留的组播地址

广播:广播地址:255.255.255.255

UDP组播示例:

//发送端代码
public class SendMessageDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {//组播发送端代码// 创建MulticastSocket对象MulticastSocket ms = new MulticastSocket();String str = "你好,你好!";byte[] bytes = str.getBytes();InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.2");//这里设置的ip为组播地址int port = 10000;DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length,address,port);//调用MulticastSocket发送数据方法发送数据ms.send(dp);//释放资源ms.close();}
}//接收端代码
public class ReceiveMessageDemo1 {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建MulticastSocket对象,并且设置端口为10000MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);//2.将将当前本机,添加到224.0.0.1的这一组当中InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.2");ms.joinGroup(address);byte[] bytes = new byte[1024];DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);//接收数据包ms.receive(dp);//3.解析数据包byte[] data = dp.getData();//获取数据包dp中的数据int len = dp.getLength();//获取这次收到了多少个字节的数据String str = new String(data,0,len);//因为字节数组data的长度是1024,太大了,所以要用到这次收到了多少个字节的数据个数len来决定把字节数组data中的多少数据转换成字符串String ip = dp.getAddress().getHostAddress();//ipString name = dp.getAddress().getHostName();//主机名System.out.println("ip为:" + ip + ",主机名为:" + name + "的人,发送了数据:" + str);//释放资源ms.close();}
}

要想运行并验证这个示例,修要允许运行多个发送端,步骤如下:

完成这些操作后,多运行几个接收端就可以了

发送端运行结果

接收端1显示结果

接收端2显示结果

UDP广播示例:

发送端把目的主机的IP设置为:255.255.255.255,这就是广播了

public class SendMessageDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {/*按照下面的要求实现程序UDP发送数据:数据来自于键盘录入,直到输入的数据是886,发送数据结束UDP接收数据:因为接收端不知道发送端什么时候停止发送,故采用死循环接收*///1.创建对象DatagramSocket的对象DatagramSocket ds = new DatagramSocket();Scanner sc = new Scanner(System.in);while (true) {System.out.println("请输入你想说的话:");String str = sc.next();byte[] bytes = str.getBytes();//InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");//设置目标主机的IP为:127.0.0.1,这是单播方式InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");//设置目标主机的IP为:255.255.255.255,这是广播方式int port = 10086;//设发送到目标主机的10086端口//2.打包数据DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);//3.发送数据ds.send(dp);if ("886".equals(str)) {//如果输入的数据是886,发送数据结束break;}}//4.释放资源ds.close();}
}

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