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特点：
- 无连接性：发送端和接收端不需要建立连接也可相互通信，且每个 UDP 数据包都是独立的，它们之间没有顺序关系（无序性）
- 不可靠性：不提供重传机制和数据包的确认，如果数据包在传输过程中丢失或损坏，接收端无法得知丢失的数据，并且不会进行重传，从而体现出传输时的不可靠性
- 全双工通信：即发送端和接收端可以同时进行数据的发送和接收，不需要等待对方的响应
- 面向数据报：UDP 将每个数据作为一个独立的数据单元进行处理，每个数据报都有自己的目标地址和源地址，没有关联性，也没有连接的概念
- 适用于实时应用：由于 UDP 的无连接性和较低的延迟，其适用于如音频、视频流媒体、实时游戏等对实时性要求较高的应用场景，对于上述应用，即使有部分数据丢失也可接收，因为其实时性比数据完整性更重要
- 简单高效性：UDP 的头部较小，没有 TCP 那么复杂，从而使得 UDP 在数据传输的开销上相对较小，传输效率更高
- 没有拥塞控制：UDP 不会主动根据网络的拥塞情况来调整其发送速率，可能导致在网络拥堵的情况下，UDP 数据包丢失更多
- 支持广播和多播：广播和多播都是 UDP 协议提供的数据传输方式，可在局域网或广域网中使用，它们都具有一对多的传输能力，能够将数据发送给多个目标主机。广播发送给整个网络，而多播发送给特定的多播组，只有加入该组的主机能够接收到数据
基于 UDP 编写网络通信程序
- 一个服务器包括三部分：收到请求、根据请求计算逻辑(业务逻辑)、返回响应
- 这里我们编写一个简单逻辑的 服务器程序，即无业务逻辑，请求是啥就返回啥
服务器代码
//UDP 版本的服务器 public class UdpEchoServer { // 网络编程，本质上是要操作网卡 // 因此我们可以通过 操作系统内核所提供的一种叫做 “socket” 的文件来抽象表示和操作网卡 private DatagramSocket socket = null; // 服务器一定要关联上一个具体的端口号 // 所以在创建 socket 对象的同时，要让他绑上一个具体的端口号 // socket = new DatagramSocket() 这是创建一个 socket 对象，如果括号中不主动传入端口号，系统便会自动分配端口号 // 服务器是网络传输中，被动的一方，如果是操作系统随机分配的端口，此时客户都安就知道这个端口是啥了，也就无法通信了 public UdpEchoServer(int port) throws SocketException { // 这里我们主动传一个端口号 socket = new DatagramSocket(port); } public void start() throws IOException { System.out.println("服务器启动！"); // 服务器需要服务多个客户端 while (true) { // 只要有客户端过来，就可以为其提供服务 // 1.读取客户端发来的请求是什么 // 这里相当于构造一个空白的 DatagramPacket 对象 DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096); // 这里的 receive 方法的参数是一个输出性参数，我们创建出来的空对象，在这里被其填充 socket.receive(requestPacket); // 此时这个 DatagramPacket 是一个特殊的对象，不方便直接进行处理，可以把这里包含的数据拿出来，构造成一个字符串 String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength()); // 2.根据请求计算响应，因为我们仅构造一个简单的服务器例子，所以此处响应和请求相同，也就是不做处理 String response = process(request); // 3. 把响应写回到客户端，send 的参数也是 DatagramPacket，需要把这个 Packet 对象构造好 DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length, requestPacket.getSocketAddress()); // 注意这里的 response.getBytes().length 计算的是字节的个数 // response.length 计算的是字符的个数，所以不能填入 response.length ，因为一个汉字由多个字节组成 // 这里将响应数据进行发送 socket.send(responsePacket); // 4.打印一下日志，这次请求响应的处理中间结果 System.out.printf("[%s:%d] req: %s; resp: %s\n", requestPacket.getAddress().toString(), requestPacket.getPort(),request,response); } } // 这个方法 表示 根据请求计算响应(处理业务逻辑) private String process(String request) { return request; } public static void main(String[] args) throws IOException { UdpEchoServer udpEchoServer = new UdpEchoServer(9090); udpEchoServer.start(); } }客户端代码
//UDP 版本的客户端 public class UdpEchoClient { private DatagramSocket socket = null; private String serverIp; private int serverPort; // 通常情况下，端口号用来标识和区分一个进程，由于我们现在是同一个主机上编写服务器和客户端，所以不允许一个端口同时被多个进程使用 // 但是一个进程可以绑定多个端口，即进程只需创建多个 socket 对象 就可以关联不同的端口 // 相比服务器我们需要指定端口，因为是为了方便客户端找到服务器程序 // 而客户端 我们无需指定端口号，只需让系统自动分配空闲端口号即可，自己指定可能因为该端口号已经被其他进程所占用，而导致无法使用该端口号 // 一次通信有 两个ip 两个端口号 分别是 客户端ip 服务器ip 客户端端口号 服务器端口号 // 因为客户端和服务器是在同一个主机上，所以 客户端ip 和 服务器ip 都是 127.0.0.1 // 但我们需要将服务器的 ip 和 端口号 告诉客户端，才能顺利的将消息发送给服务器 public UdpEchoClient (String serverIp, int serverPort) throws SocketException { socket = new DatagramSocket(); this.serverIp = serverIp; this.serverPort = serverPort; } public void start() throws IOException{ System.out.println("客户端启动！"); Scanner scanner = new Scanner(System.in); while (true) { // 1.从控制台读取要发送的数据 System.out.println(">"); String request = scanner.next(); if(request.equals("exit")) { System.out.println("goodbye"); break; } // 2.构造 UDP 请求并 发送 // 构造 packet 的时候 需要把 serverIp 和 port 都传入过来 但是此处 IP 地址需要填写的是一个 32位的整数形式 // // 因为 这里传入的 IP 地址是点分十进制形式字符串所表示的，但计算机内部是以 一个 32 位的整数来表示 IP 地址 // 所以 需要使用 InetAddress.getByName 来将 IP 地址转换为 32 位整数 DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort); socket.send(requestPacket); // 3.读取服务器的 UDP 响应 并解析 DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096); socket.receive(responsePacket); String response = new String(responsePacket.getData(),0,requestPacket.getLength()); // 4.把解析好的结果显示出来 System.out.println(response); } } public static void main(String[] args) throws IOException { UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090); client.start(); } }交互过程：
运行效果：
- 客户端发送请求，并收到返回的响应
- 服务器处理请求，并返回响应
特点：
- 面向连接：在数据传输之前，发送端和接收端需要先建立一个连接，包括三次握手过程，连接的建立确保了双方的通信前提，并且在连接建立期间进行参数协商和初始化
- 可靠性：TCP 使用确认机制和重传机制来确保数据的可靠性，如果接收端在接收每个数据包后会发送确认消息，发送方没有收到确认消息，会重新发送该数据包，保证数据在传输过程中不会丢失或损坏
- 全双工通信：即发送端和接收端可以同时进行数据的发送和接收，不需要等待对方的响应
- 面向字节流：将数据视为一个连续的字节流，并将字节流分割为适当的 TCP报文段，并在传输过程中对它们进行排序和重新组装
- 有序性：每个 TCP报文 都有一个序列号，接收端根据序列号将数据包按照正确的顺序重新排列
- 适用高可靠性要求应用：文件传输、Web浏览、电子邮件等
- 流量控制和拥塞控制：流量控制用来控制发送端发送数据的速率，保证接收端能够及时处理接收到的数据，拥塞控制用于控制网络中的数据流量，避免网络拥塞
基于 TCP 编写网络通信程序
- 一个服务器包括三部分：收到请求、根据请求计算逻辑(业务逻辑)、返回响应
- 这里我们编写一个简单逻辑的 服务器程序，即无业务逻辑，请求是啥就返回啥
服务器代码
// TCP 版本的服务器 public class TcpEchoServer { private ServerSocket serverSocket = null; public TcpEchoServer(int port) throws IOException { serverSocket = new ServerSocket(port); } public void start() throws IOException { System.out.println("启动服务器！"); // 此处使用 CachedTreadPool 使用 FixedThreadPool 是不合适的 因为线程数不应该是有固定值的 ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); while (true) { // 使用这个 clientSocket 和 具体的客户端进行交流 Socket clientSocket = serverSocket.accept(); // 此处使用多线程处理 // 注意这里为什么要引入多线程 为了让多个客户端能同时跟服务器建立连接，并处理各自客户端的请求 // Thread t = new Thread(() ->{ // try { // processConnection(clientSocket); // } catch (IOException e) { // e.printStackTrace(); // } // }); // t.start(); // 当很多客户端需要进行请求时，当然相比于频繁的创建线程和销毁线程 我们这里直接创建一个线程池效率会高很多 // 使用线程池 threadPool.submit(new Runnable() { @Override public void run() { try { processConnection(clientSocket); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }); } } private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException { System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线！\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort()); // 基于上述 socket 对象和客户端进行通信 try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream(); OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()){ // 概念： // 则客户端建立一次连接，服务器可处理多次请求并返回响应，到客户端短时间内不需要这个连接，便直接断开连接 这属于长连接 // 则客户端建立一次连接，服务器也仅处理一次请求并返回响应，便直接断开连接 这属于短连接 // 这里我们写的是长连接，从而需要使用循环 来处理多个请求和响应 while (true) { // 1.读取请求 Scanner scanner = new Scanner(inputStream); if (!scanner.hasNext()) { // 没有下个数据 说明读完了 （客户端关闭了连接） System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线！\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort()); break; } // 此处使用 next 是一致读取到 换行符/空格/其他空白符结束，但是最终返回结果里不包含上述 空白符 String request = scanner.next(); // 2.根据请求构造响应 String response = process(request); // 3.返回响应结果 // OutputStream 相当于对应着一个文件描述符（socket文件） // 通过 OutputStream 就可以往这个 文件描述符 中写数据 // 但 OutputStream 没有 写字符串 这样的功能 但 // 所以我们 将其转化为 字符流 PrintWriter 且其对应的文件描述符还是同一个 从而可以进行写入 PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); // 此处使用 println 来写入 让结果中带有 一个 \n 换行 方便对接收端来接收解析 // 因为 TCP 是面向字节流的 所以 一次性读多少个字节都是可以的 // 从而这里我们可以进行一个隐式约定 使用 \n 来作为当前代码的请求或响应分割约定 与上面代码的 scanner.next() 相对应 // 从而该行代码这里使用 println 来相当于 TCP 发送数据， printWriter.println(response); // flush 用来刷新缓冲区 保证当前写入的数据 确实发送出去了 printWriter.flush(); System.out.printf("[%s:%d] req:%s; resp:%s\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort(), request,response); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { // 每来一个客户端 就会创建一个 clientSocket ，每创建一个就要消耗一个文件描述符 // 因此当完成该客户端的请求后 就需要释放掉其 clientSocket clientSocket.close(); } } private String process(String request) { return request; } public static void main(String[] args) throws IOException { TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9090); server.start(); } }客户端代码
public class TcpEchoClient { private Socket socket = null; public TcpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws IOException { // Socket 构造方法 能够识别 点分十进制格式的 IP 地址 必 DatagramPacket 更方便 // new 这个对象的同时 就会进行 TCP 连接操作 如果客户端没有该行代码 服务器就会在 accept 堵塞 socket = new Socket(serverIp,serverPort); } public void start() { System.out.println("客户端启动！"); Scanner scanner = new Scanner(System.in); try (InputStream inputStream = socket.getInputStream(); OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){ while (true) { // 1.先从键盘上读取用户输入的内容 System.out.println(">"); String request = scanner.next(); if(request.equals("exit")) { System.out.println("goodbye"); break; } // 2.把读到的内容构造成请求 发送给服务器 PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); printWriter.println(request); // 此处的 flush 是确保数据确实发送出去了 printWriter.flush(); // 3.读取服务器的响应 Scanner respScanner = new Scanner(inputStream); String response = respScanner.next(); // 4.把响应内容显示到界面上 System.out.println(response); } }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) throws IOException { TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090); client.start(); } }交互过程：
运行效果：
- 客户端发送请求，并收到返回的响应
- 服务器处理请求，并返回响应
操作步骤：
- 完成上述步骤，我们便打开了 IDEA 多客户端模式，此时我们仅需再点击一次客户端启动按钮，便会有两个客户端共存了！
