【JavaEE初阶】深入理解网络编程—使用UDP协议API实现回显服务器

前言

🌟🌟本期讲解关于TCP/UDP协议的原理理解~~~

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🎆那么废话不多说直接开整吧~~~

1.UDP的API使用

1.1DatagramSocket

这里负责对Socket进行读写，借助网卡进行数据的读写操作；

这里的初始化方法有以下几种：
DatagramSocket()创建一个UDP数据报套接字Socket，绑定到本机的随意的一个端口（客户端）DatagramSocket(int port)创建一个UDP数据报套接字Socket，绑定到本机的指定的一个端口（服务器）
还包括实现那套接字的方法：
receive（DatagramPacket p）使用套接字实现数据的读取send（DatagramPacket p）使用套接字实现数据的写入
**注意：这里的DatagramPacket就是一个输出型参数 **

1.2DatagramPacket

   接着上面，小编提到这里的DatagramPacket是一个输出型参数，和前面实现文件IO的操作类似的，**这里的就是一个UDP数据报，是接收和发送数据的基本单位；**

2.实现回显服务器

2.1概念

回显服务器：相当于我们之前学习的输出hello world，这里的回显服务器代表的是没有任何逻辑过程，即客户端请求啥就直接响应啥；

2.2服务器的操作过程

1.初始化服务器

代码如下：

public class UDPServer {
    //构造方法
     private DatagramSocket socket=null;
     public UDPServer(int port) throws SocketException {
        //通过socket对网卡进行数据的操作
        socket=new DatagramSocket(port);
    }

注意：

1.我们所有的对于网卡的操作就是借用这里的socket实现，这里的port是一个端口号，服务器是可控的所以这里就要指定一个端口号；

2.抛出异常，当端口号被一个进程占用了，那么端口号就创建失败了，一个端口号只能被一个进程占用，但是一个进程可以占用多个端口号；

2.读取请求并解析

代码如下：

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-响应过程.
            // 1. 读取请求并解析
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
            socket.receive(requestPacket);
            // 读到的字节数组, 转成 String 方便后续的逻辑处理.
            String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());

注意：

1.这里的死循环是为了表示，服务器是24小时不间断的，所以没有必要进行退出的操作；

2.通过DatagramPacket设置保存这里的读取到的字节信息，这是一个输出型参数；

3.此时的receive就能读取到UDP数据报的的内容，存放到requestPacket字节数组中；并且这里还知道原IP端口是啥（即数据从哪里来的）

4.最后将这里的字节类型的数据转化为字符串类型的数据，字节数组里不一定就是二进制的数据，还可能是文本类型的数据，使用string保存恰到好处；

3.根据请求实现响应

代码如下：

 String response = process(request);

 public String process(String request) {
        return request;
    }

注意：

由于回显服务器是没有业务逻辑的，所以在实现对应的响应的时候，直接放回输出的请求即可

4.把响应返回给客户端

代码如下：

 // 3. 把响应返回到客户端.
 //    构造一个 DatagramPacket 作为响应对象
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,
            requestPacket.getSocketAddress());
            socket.send(responsePacket);

注意：

1.这里的实现对于字符串的操作，把string的字节数组给提取出来；

2.这里还使用了socketAddress实现，得到INetAddress对象，包含了客户端的的IP和端口号，即客户端的数据报；

5.客户端的IP和端口号打印

代码如下：

  System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n", requestPacket.getAddress().toString(),
                    requestPacket.getPort(), request, respond);

注意：

这里代表的就是客户端的IP,端口号，以及请求和响应；

6.主函数的实现

代码如下：

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

注意：

这里的9090是我们程序员规定的服务器的端口号；

2.3客户端的操作过程

1.初始化客户端

代码如下：

public class UDPClient {
    private DatagramSocket socket=null;
    private String ServerIP;
    private int ServerPort;
    public UDPClient(String serverIP,int serverPort) throws SocketException {
        this.ServerIP= serverIP;
        this.ServerPort=serverPort;
        socket=new DatagramSocket();
    }

注意：

这里要设置要请求的服务器的IP和端口号，因为发起请求就是要知道服务器在哪里；这里和上面日志的打印是一致的，请求的IP是客户端的本机IP，客户端是系统随机分配的；

2.控制台输入请求

代码如下：

 public void start() throws IOException {
        System.out.println("客户端启动");
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        while (true){
            System.out.println("->");
            if (!sc.hasNext()){
                break;
            }

注意：

这里和服务器是一致的，都是24小时不间断的，这里的sc.hashnext是为了表示没有更多的的输入了，那么就返回false去反后就跳出循环；

3.构造请求并且发送

代码如下：

String request=sc.next();
            DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,
            InetAddress.getByName(ServerIP),ServerPort);
            //来自哪里的信息
            socket.send(requestPacket);

注意：

这里就是通过字符串转为字节数据，并且指定发送的端口号和IP地址，最后通过send进行发送数据，请求服务器；

4.读取服务器的响应

代码如下：

// 4. 读取服务器的响应.
            DatagramPacket respondPacket=new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
            socket.receive(respondPacket);

            String respond=new String(respondPacket.getData(),0,respondPacket.getLength());

            System.out.println(respond);

注意：

这里就规定传输的数据单位，通过接收服务器传来的响应，保存到字节数组里面，最后转为string字符串类型的数据，在实现打印

5.主函数的实现

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

注意：

这里的“127.0.0.1”是本机的IP地址，9090是我们输入的服务器端口号；

2.4回显服务器基本流程

如下图片的实现过程：

小编这里由于宽度不够就无法完全分开，请见谅~~~以上就是具体的实现过程

第一步：服务器启动进入receive，发现没有请求，那么就直接进入阻塞；

具体代码：

 DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
            //通过接收的方法进行数据的传入
            socket.receive(requestPacket);

** 第二步：客户端进入循环，执行到sc.hashnext进入阻塞，知道用户输入内容；**

具体代码：

 System.out.println("->");
            if (!sc.hasNext()){
                break;
            }

第三步：输入请求的内容，转化为字节类型数据，指定服务器IP和端口号，发送请求

具体代码：

 String request=sc.next();
            DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(ServerIP),ServerPort);
            //来自哪里的信息
            socket.send(requestPacket);

第四步：服务器解除阻塞，读取DatagramRocket对象，构造string需求，根据需求执行响应操作，最后返回构造响应对象，并进行send发送的操作；这个过程客户端阻塞

具体代码:

 String request=new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());
            //注意这里的长度是字节的长度，不是字符串的长度
            //进行响应的操作
            String respond=process(request);
            //发送响应,转化为面向数据包的类型
            DatagramPacket respondPacket=new DatagramPacket(respond.getBytes(),respond.getBytes().length,
                    requestPacket.getSocketAddress());
            //最后发送这个数据
            socket.send(respondPacket);

第五步：客户端接收服务器传来的数据，存储在字节数组中，然后转化为字符串数据类型，实现打印在控制台上；

具体代码：

 DatagramPacket respondPacket=new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
            socket.receive(respondPacket);

            String respond=new String(respondPacket.getData(),0,respondPacket.getLength());

            System.out.println(respond);

2.5打印日志分析

这里我们启动服务器和客户端后，进行输入：

这里我们就可以看到输出一个nihao那么就返回一个nihao，那么我们可以看看服务器的打印日志

如下图：

此时注意前面两个第一个是“127.0.0.1”是我们自己的本机IP地址，并且后面这个就是请求的端口；

3.总结

💬💬本期小编主要讲解了UDP的API的使用，并且通过UDP提供的API实现回显服务器的实现，当然这里设计到服务器和客户端两边的实现过程~~~

具体代码已上传gitee，代码在这里：network: 网络编程

🌅🌅🌅~~~~最后希望与诸君共勉，共同进步！！

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