UDP实现客户端服务器网络编程

Author:老九
计算机专业
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版权声明：本文为CSDN博主「浦上青天」的原创文章

知识点

IP地址 / 端口号

• IP地址：用来识别互联网上一台主机的位置
• 端口号：用来区分一台主机上的哪个应用程序

通信的五元组

• 源IP：发件人的地址
• 源端口 ：发件人姓名
• 目的IP：收件人地址
• 目的端口：收件人姓名
• 协议类型

端口号是传输层协议的内容，0-65535的一个整数（占两个字节）
IP地址是一个32位的整数，“点分十进制”
端口号用来标识一个进程，告诉操作系统，当前的这个数据要交给哪一个进程来处理
IP地址+端口号能够标识网络上某一台主机的某一个进程
一个端口号只能被一个进程占用
服务器程序必须关联一个固定的端口号，MySQL默认3306

Socket API编程接口

• SocketAPI（本质是一个文件，网卡的抽象)
• Java标准库中提供了两种风格：
• 1.UDPDatagramSocket：面向数据报（发送接受数据，必须以一定的数据包为单位进行传输）
• 2.TCPServerSocket：面向字节流
  这两个是传输层中最重要的两个协议

使用简答的UDP网络实现回显服务器（echo server）

• List item

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

/**
 * Description：
 * User: 李明浦
 * Date: 2022-02-07
 * Time: 9:19
 */
public class UDPEchoServer {
    //对于一个服务器程序来说，核心流程也要分成两步
    //1.进行初始化操作（实例化 socket对象）
    //2.进入主循环，接受并处理请求（主循环就是一个“死循环”）
    //   a）读取数据并解析
    //   b）根据请求计算响应
    //   c）把响应结果写回客户端

    //需要一个UDP的连接
    private DatagramSocket socket = null;
    //在构造函数里初始化操作实现连接，并指定端口号
    public UDPEchoServer(int port) throws SocketException {
        //服务器new socket对象的时候需要和一个ip地址和端口号绑定起来
        //如果没有写ip，则默认0.0.0.0（这是一个特殊的ip会关联到这个主机的所有网卡的ip）
        //socket对象本身就是一个文件,这个文件就是网卡的抽象
        socket = new DatagramSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while(true)
        {
            //a）读取请求并解析
            //括号里是一个接受数据的缓冲区，需要用户自己手动提供，地址是在接受数据的时候由内存填充
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            //程序启动会很快到达receive操作，如果客户端没有发送任何数据，此时receive操作会阻塞
            //一直到有客户端发送数据过来，当有客户端发送数据过来时候，receive就会将数据保存到DategramPacket对象的缓冲区中
            socket.receive(requestPacket);
            //把原本请求的数据时byte[]将其转化为String，并且如果发来的数据小于我们缓冲区的大小就会默认添加空格，我们需要去掉无用的空格
            String request = new String(requestPacket.getData(),0, requestPacket.getLength()).trim();
            //b）根据请求计算响应，处理请求
            String response = process(request);
            //c）把响应写回给客户端,响应数据就是response，需要包装成一个Packet对象
            //这个packet对象要发给谁（目的IP和端口是谁），这两个信息就包含在requestPacket内部了，在调用
            //getSocketAddress（）方法，就可以获取目的IP和端口了
            //response.length()得到的是字符数量，而我们需要的是字节数
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());
            socket.send(responsePacket);

            //打印一条请求日志
            System.out.printf("[%s:%d] req: %s; resp: %s\n",requestPacket.getAddress().toString()
            ,requestPacket.getPort(),request,response);
        }
    }

    private String process(String request) {
        //由于此处是一个echo server，请求内容是啥，响应内容就是啥
        //如果是一个更复杂的服务器，此处就需要包含很多的业务逻辑和具体的计算
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //一个主函数去设置该服务器的端口，并让其开始执行
        UDPEchoServer server = new UDPEchoServer(9090);
        server.start();
    }
}

客户端代码

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;

/**
 * Description：
 * User: 李明浦
 * Date: 2022-02-07
 * Time: 12:57
 */
public class UDPEchoClient {
    //客户端的主要流程分成四步
    //1.从用户这里读取输入的数据
    //2.构造请求发送给服务器
    //3.从服务器读取相应
    //4.把响应写回给客户端

    private DatagramSocket socket =null;
    private String serverIp = null;
    private  int serverPort = 0;
    //启动客户端的时候，指定需要连接哪个服务器
    public UDPEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws SocketException {
        this.serverIp = serverIp;
        this.serverPort = serverPort;
        //客户端中，创建socket的时候，不需要绑定端口号，由操作系统自动分配一个空闲端口
        //一个端口号只能被一个进程绑定
        //服务器绑定了端口之后，客户端才能访问
        //其次如果客户端绑定了的话，一个主机就只能启动一个客户端了
        socket = new DatagramSocket();

    }

    public void start() throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while(true)
        {
            //1.读取用户输入数据
            System.out.println("输入字符串->");
            String request = scanner.nextLine();
            if(request.equals("exit"))
            {
                break;
            }
            //2.构造请求，发送给服务器
            DatagramPacket  requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),
            request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);
            socket.send(requestPacket);
            //3.从服务器读取响应
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socket.receive(requestPacket);
            String response = new String(requestPacket.getData(),0
                    ,requestPacket.getLength()).trim();
            //4.显示响应数据
            System.out.println(response);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //此时我们用于自己主机实验，127.0.0.1是一个特殊的ip（环回IP），自己访问自己
        //如果服务器和客户端在同一台主机上使用回环ip，如果不在同一台主机上就必须填写服务器的ip
        //端口号必须与服务器的端口号一致
//        UDPEchoClient client = new UDPEchoClient("127.0.0.1",9090);
        UDPEchoClient client = new UDPEchoClient("47.98.116.42",9090);
        client.start();
    }
}

客户端跨主机通信过程

• 客户端跨 主机通信可以实现跨主机
• 要把服务器部署到云服务器上
• 部署的步骤主要有两个
  1.把代码打成jar包
  2.把jar包拷贝到服务器上运行

用idea打jar包：

体会客户端服务器的基本工作流程

服务器
1.先初始化

2.进入主循环

3.读取请求并解析

客户端
1.先初始化

2.进入主循环

a）读取用户输入

b)构造请求给服务器

服务器
b）根据请求计算响应

c）把响应写给客户端

客户端
c）读取服务器响应

d)把响应写显示到界面上

实践翻译服务器（简单的英译汉）

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