Qt网络编程-简易版UDP组播通信入门Demo（5）

Qt网络编程-简易版UDP组播通信入门Demo（5）

更多精彩内容
个人内容分类汇总

简易版
Qt网络编程-简易版TcpClient入门Demo（1）
Qt网络编程-简易版TcpServer入门Demo（2）
Qt网络编程-简易版UDP单播通信入门Demo（3）
Qt网络编程-简易版UDP单播通信入门Demo（4）
Qt网络编程-简易版UDP组播通信入门Demo（5）
Qt网络编程-简易版UDP广播通信入门Demo（6）

进阶版
Qt网络编程-TcpClient入门Demo（1）
Qt网络编程-TcpServer入门Demo（2）

1、概述

使用QUdpSocket实现UDP组播通信功能，十分简易的入门Demo

第一，绝对不意气用事；

第二，绝对不放过任何一个注释；

第三，绝对保证代码的简洁明了。

为了便于学习，在这个Demo里会尽可能简单的实现UDP组播通信功能，尽可能少的引入其它功能，只保留了基本功能，所以可能会有一些bug。

实现功能：

• 在同一系统下，同一时间可打开多个UDP组播窗口，绑定同一个端口号进行通信；
• 数据接收功能；
• 数据发送功能。

2、组播

2.1 什么是组播

• 组播也可以称之为多播，是 UDP 的特性之一。
• 组播是主机间一对多的通讯模式，是一种允许一个或多个组播源发送同一报文到多个接收者的技术。
• 组播源将一份报文发送到特定的组播地址，组播地址不同于单播地址，它并不属于特定某个主机，而是属于一组主机。一个组播地址表示一个群组，需要接收组播报文的接收者都加入这个群组。
• 广播只能在局域网访问内使用，组播既可以在局域网中使用，也可以用于广域网；
• 在发送广播消息的时候，连接到局域网的客户端不管想不想都会接收到广播数据，组播可以控制发送端的消息能够被哪些接收端接收，更灵活和人性化。
• UDP组播是采用的无连接,数据报的连接方式，所以是不可靠的。也就是数据能不能到达接受端和数据到达的顺序都是不能保证的。但是由于UDP不用保证数据 的可靠性，所有数据的传送效率是很快的。

2.2 组播地址

• 组播需要使用组播地址，在 IPv4 中它的范围从 224.0.0.0 到 239.255.255.255，并被划分为局部链接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址三类

  224.0.0.0 ~ 224.0.0.255: 局部链接多播地址：是为路由协议和其它用途保留的地址，只能用于局域网中，路由器是不会转发的地址 224.0.0.0 不能用，是保留地址；
  224.0.1.0 ~ 224.0.1.255: 为用户可用的组播地址（临时组地址），可以用于 Internet 上的；
  224.0.2.0 ~ 238.255.255.255: 用户可用的组播地址（临时组地址），全网范围内有效；
  239.0.0.0 ~ 239.255.255.255: 为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效；

2.3 组播优点

• 提高效率： 降低网络流量、减轻硬件负荷；

• 优化性能： 减少冗余流量、节省网络带宽、降低网络负载；

• 分布式应用： 是多点应用成为可能；

• 组播非常适合一对多的通信模型，只有加入到特定组播组的成员，才会受到组播数据，当存在多个组播组成员时，源无需拷贝多个数据发送，仅需发送一份即可，组播网络设备(运行组播路由协议的网络设备)会根据实际需要转发或拷贝组播数据，实现按需拷贝，按需发送；

• 数据流只发送给加入该组播组的接收者(组成员)，而不需要该数据的设备将不会接收到该组播流量；

• 相同的组播报文，在一段链路上仅有一份数据，大大提高了网络资源的利用率。

2.4 组播缺点

• 组播是基于UDP的，采用尽力而为的传输方式；
• 没有拥塞避免机制；
• 可能出现报文重复的现象；
• 可能出现报文失序的现象。

2.5 组播使用场景

• 组播使用于多接受者期望接受相同流量的场景（聊天群，屏幕共享）；
• 多媒体直播；
• 培训、联合作业场景的通信；
• 数据仓库、金融应用(股票)；
• 其他“单到多”数据发布应用。

3、UDP组播通信流程图

• UDP不同于TCP，不需要区分Server和Cilent，数据发送端和接收端都一样；
  

4、 关键信号

信号	说明
readyRead	有可读数据时发出此信号

5、 关键函数

函数名	说明
state	判断QUdpSocket当前状态，BoundState已绑定本地端口
bind	绑定本地IP、端口，需要指定AnyIPv4
joinMulticastGroup	加入组播组
writeDatagram	发送数据报
receiveDatagram	读取数据报
leaveMulticastGroup	离开组播组
abort	关闭套接字连接（解除绑定的端口号）

6、主要代码

• 注意：在.pro文件里添加QT += network，否则编译失败。
• .h文件

/******************************************************************************
 * @文件名     simpleudpgroup.h
 * @功能       简易的UDP组播通信Demo，主要：UDP组播不能使用connectToHost绑定地址
 *
 * @开发者     mhf
 * @邮箱       [email protected]
 * @时间       2022/04/19
 * @备注
 *****************************************************************************/
#ifndef SIMPLEUDPGROUP_H
#define SIMPLEUDPGROUP_H

#include 
#include 

namespace Ui {
class SimpleUdpGroup;
}

class SimpleUdpGroup : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit SimpleUdpGroup(QWidget *parent = nullptr);
    ~SimpleUdpGroup();

private slots:
    void on_readyRead();
    void on_but_connect_clicked();

    void on_but_send_clicked();

private:
    Ui::SimpleUdpGroup *ui;
    QUdpSocket* m_udpSocket = nullptr;         // UDP通信对象
};

#endif // SIMPLEUDPGROUP_H

• .cpp文件

#include "simpleudpgroup.h"
#include "ui_simpleudpgroup.h"

#include 

SimpleUdpGroup::SimpleUdpGroup(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::SimpleUdpGroup)
{
    ui->setupUi(this);

    this->setWindowTitle("简易版UDP组播通信Demo");

    m_udpSocket = new QUdpSocket(this);
    connect(m_udpSocket, &QUdpSocket::readyRead, this, &SimpleUdpGroup::on_readyRead);     // 当有可读数据时发出readyRead信号
}

SimpleUdpGroup::~SimpleUdpGroup()
{
    delete ui;
}

/**
 * @brief 读取UDP数据报
 */
void SimpleUdpGroup::on_readyRead()
{
    QNetworkDatagram datagram = m_udpSocket->receiveDatagram();  // 读取数据，这里需要添加qnetworkdatagram.h头文件
    ui->text_recv->append(datagram.data());                      // 显示读取到的数据
}


/**
 * @brief 开始绑定绑定IP端口，用于接收数据，并加入组播组
 */
void SimpleUdpGroup::on_but_connect_clicked()
{
    if(m_udpSocket->state() != QAbstractSocket::BoundState)                                        // 判断是否绑定绑定端口
    {
        bool ret = m_udpSocket->bind(QHostAddress::AnyIPv4,                                        // 使用组播时这里必须要指定AnyIPv4，不指定将会默认Any，加入组播会失败
                                     ui->spin_groupPort->value(),                                  // 绑定绑定接收数据的端口，一般用组播端口
                                     QUdpSocket::ShareAddress | QUdpSocket::ReuseAddressHint);     // ShareAddress允许一台电脑上多个程序绑定同一个端口，便于测试，但是在windows下需要加上ReuseAddressHint才有效
        if(ret)
        {
            qInfo() << "绑定本地地址成功！";
            ret = m_udpSocket->joinMulticastGroup(QHostAddress(ui->line_groupAddress->text()));           // 加入组播组
            if(ret)
            {
                qInfo() << "加入组播组成功！";
                ui->but_connect->setText("关闭");
            }
            else
            {
                qWarning() << "加入组播组失败！";
            }
        }
        else
        {
            qWarning() << "绑定本地地址失败！";
        }
    }
    else
    {
        bool ret = m_udpSocket->leaveMulticastGroup(QHostAddress(ui->line_groupAddress->text()));
        if(ret)
        {
            qInfo() << "移除组播组成功！";
            m_udpSocket->abort();
            ui->but_connect->setText("打开");
        }
        else
        {
            qWarning() << "移除组播组失败！";
        }
    }
}


/**
 * @brief 发送数据，由于已经绑定了目标IP和目标端口号，在发送数据时就不用指定IP、端口了
 */
void SimpleUdpGroup::on_but_send_clicked()
{
    QString str = ui->text_send->toPlainText();
    qint64 len = m_udpSocket->writeDatagram(str.toUtf8(), QHostAddress(ui->line_groupAddress->text()), ui->spin_groupPort->value());
    qInfo() << QString("发送数据长度：%1").arg(len);
}

7、实现效果

8、源代码

gitee
github