Java多线程实现聊天-UDP

2022-11-07 12:48:46

UDP概述

UDP 协议全称是用户数据报协议，在网络中它与 TCP 协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在 OSI 模型中，在第四层——传输层，处于 IP 协议的上一层。UDP 有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP 用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户 / 服务器模式的网络应用都需要使用 UDP 协议。UDP 协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天 UDP 仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。

**UDP 协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式。**一个典型的数据包就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据包的前 8 个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据。

UDP和TCP的优缺点

TCP的优缺点

优点：

可靠，稳定。TCP 的可靠体现在 TCP 在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源。

缺点：

慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击。TCP 在传递数据之前，要先建连接，这会消耗时间，而且在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间，而且要在每台设备上维护所有的传输连接，事实上，每个连接都会占用系统的 CPU、内存等硬件资源。
而且，因为 TCP 有确认机制、三次握手机制，这些也导致 TCP 容易被人利用，实现 DOS、DDOS、CC 等攻击。

UDP的优缺点

优点：

快，比 TCP 稍安全。UDP是单方面发送，没有 TCP 的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制，UDP 是一个无状态的传输协议，所以它在传递数据时非常快。没有 TCP 的这些机制，UDP 较 TCP 被攻击者利用的漏洞就要少一些。但 UDP 也是无法避免攻击的，比如：UDP Flood 攻击……

缺点：

不可靠，不稳定。因为 UDP 没有 TCP 那些可靠的机制，在数据传递时，如果网络质量不好，就会很容易丢包。

UDP简单实现聊天功能

核心类： DatagramPacket 和 DatagramSocket。

UDP不像TCP协议，需要有服务器端和客户端来建立连接。UDP传输信息直接发包，但不管对方能否收到，接收信息就是接包，通过开放一个端口等待接收。下面是具体的代码实现。一共是4个类，模拟双方的互相发送和接收消息。

代码实现

首先构造一个类，来实现发送功能。

只需要一个目的地的IP和端口号就可以发送了。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.*;


public class UdpSenderDemo implements Runnable{
    private DatagramSocket socket = null;
    private BufferedReader reader = null;
    private int fromPort;
    private String toIP;
    private int toPort;

    //构造函数
    public UdpSenderDemo(int fromPort, String toIP, int toPort) {
        this.toIP = toIP;
        this.toPort = toPort;
        this.fromPort = fromPort;
        //从控制台读取要发送的消息
        reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        try {
            //传入一个端口号，开放这个端口，用于发送消息
            socket = new DatagramSocket(fromPort);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                //读取一行数据
                String data = reader.readLine();
                //存入字节数组
                byte[] bytes = data.getBytes();
                //创建一个包，字节数组用于存放数据，同时需要传递一个InetSocketAddress，指明目的地的IP和端口号
                //当对方没有打开此端口监听时，对方无法收到
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,new InetSocketAddress(toIP,toPort));
                //发送这个packet
                socket.send(packet);
                //当输入exit时就结束
                if (data.equals("exit"))
                    break;
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //释放资源
        socket.close();
        try {
            reader.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

再构造一个类，来实现接收的功能

只需要打开一个本地的端口号就好了

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

public class UdpReceiverDemo implements Runnable{
    //需要打开自己的一个端口
    private int myPort;
    private DatagramSocket socket;

    public UdpReceiverDemo(int myPort) {
        this.myPort = myPort;
        try {
            socket = new DatagramSocket(myPort);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        //通过while循环不断接收数据
        while (true){
            //准备接收
            try {
                //构建一个字节数组，用于存放待接收的数据
                byte[] container = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container,container.length);
                //阻塞式接收，一直等待
                socket.receive(packet);
                String msg = new String(packet.getData());
                //打印出接收到的信息
                System.out.println(packet.getAddress()+":"+packet.getPort()+":  "+msg);
                //当收到一条exit的信息时结束
                if (msg.equals("exit"))
                    break;
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}

到此，发送和接收功能都实现了，现在只需要开启这两个线程，就可以发送和接收数据了。再用两个类模拟两个用户。

public class TalkMem1 {
    public static void main(String[] args) {
        //开放2222端口用于发送消息   发送至4444端口
        //开放3333端口监听接收消息
        new Thread(new UdpSenderDemo(2222,"127.0.0.1",4444)).start();
        new Thread(new UdpReceiverDemo(3333)).start();
    }
}

public class TalkMem2 {
    public static void main(String[] args) {
        //开放5555端口用于发送消息   发送至3333端口
        //开放4444端口监听接收消息
        new Thread(new UdpSenderDemo(5555,"127.0.0.1",3333)).start();
        new Thread(new UdpReceiverDemo(4444)).start();
    }
}

运行结果

运行这两个类，就可以互相聊天了！效果如下：

码农公寓