JavaEE第19节 用UDP套接字实现简单回显服务器

本文主要是介绍JavaEE第19节 用UDP套接字实现简单回显服务器，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、API介绍

UDP协议面向数据报进行传输，所以在代码中基本是以数据报(DatagramPacket)作为操作对象，进行输入和输出的。
JAVA提供了两个常用的类去操作UDP套接字：

1. DatagramSocket 用于发送和接收数据报。

• 构造方法：

方法签名	方法说明
DatagramSocket()	创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机任意一个随机端口（一般用于客户端）
DatagramSocket(int port)	创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机指定的端口（一般用于服务端）

• 类方法：

方法签名	方法说明
void receive(DatagramPacket p)	从此套接字接收数据报（如果没有接收到数据报，该方法会阻塞等待）
void send(DatagramPacket p)	从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送）
void close()	关闭此数据报套接字

2. DatagramPacket 是UDP对数据的封装的基本单位

• 构造方法：

方法签名	方法说明
DatagramPacket(byte[] buf, int length)	构造一个DatagramPacket以用来接收数据报，接收的数据保存在字节数组（第一个参数buf）中，接收指定长度（第二个参数length）
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress address)	构造一个DatagramPacket以用来发送数据报，发送的数据为字节数组（第一个参数buf），从0到指定长度（第二个参数length）。address指定目的主机的IP和端口号

• 类方法：

方法签名	方法说明
getAddress()	从接收的数据报中，获取发送端主机IP地址；或从发送的数据报中，获取接收端主机IP地址
int getPort()	从接收的数据报中，获取发送端主机的端口号；或从发送的数据报中，获取接收端主机端口号
byte[] getData()	获取数据报中的数据，以字节数组的形式
int getLength()	返回字节数组的长度
getSocketAddress()	获取原数据报持有放的IP和端口

注意：
1、只要是获取IP地址或者端口号的方法，数据原本产生自哪里，返回的IP或端口号就来自哪里。
2、只要是套接字，就会消耗文件资源描述符，而文件资源描述符是有限的，如果出现大量请求，在不关闭已经运行完了的程序的文件资源描述符，就可能出现文件资源泄露。所以在使用套接字的时候，程序执行完，一定要记得关闭文件资源！

二、创建简单的回显服务器

 服务器端

public class Server {DatagramSocket serverSocket=null;public Server(int port) throws SocketException {//这一步JVM使用操作系统提供的关于socket的API完成端口和进程之间的绑定serverSocket=new DatagramSocket(port);}public void start() throws IOException {System.out.printf("服务器启动！\n");try {while(true){//1、获取从客户端发来的请求,注意第二个参数不能大于第一个参数！DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096 );//如果没有获取到客户端发来的请求，会进入阻塞状态，知道获取到数据serverSocket.receive(requestPacket);//2、数据报转化成字符串String request=new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());//3、根据请求request，生成响应，然后打包成数据报//由于是回显服务器，所以直接返回相同的字符串，在实际情况中，这一步可能会很复杂String response=process(request);//把响应封装成数据报DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());//由于UDP是无连接的通信方式，所以要指定好请求客户端的IP和端口号//4、把封装好的数据报发送给客户端serverSocket.send(responsePacket);//5、打印工作日志[IP地址：端口号]System.out.printf("[%s:%d] 请求=%s 响应=%s\n",requestPacket.getAddress(),requestPacket.getPort(),request,response);}} finally {//记得只要是套接字，一定要分析是否要关闭文件资源描述符，避免文件资源泄露。if(serverSocket!=null&&!serverSocket.isClosed()){close();}}}private void close(){serverSocket.close();System.out.println("服务器套接字已关闭。");}private String process(String request){return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {//程序员自己指定一个端口Server server=new Server(9090);server.start();}
}

 客户端

public class Client {//用于发送和接收数据private DatagramSocket clientSocket=null;//服务器的IP地址private String serverIP=null;//服务器的端口号private int serverPort=0;public Client(String ip,int port) throws SocketException {this.serverIP=ip;this.serverPort=port;//不设置参数，让本地计算机自己分配一个端口号，如果让用户设置端口号可能出现端口占用冲突clientSocket=new DatagramSocket();}public void start() throws IOException {System.out.printf("客户端启动！");while (true){//1、通过控制台，获取用户请求Scanner scanner=new Scanner(System.in);System.out.printf("-> ");//单纯做个标记，好看if(!scanner.hasNext()){System.out.println("客户端停止输入。");//养成良好的编程习惯，用完就关闭clientSocket.close();break;}String request=scanner.next();//2、把请求打包成数据报，然后发送给服务器处理,容量大小自己设置，只要数据能够存放的下就行DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,//注意，因为UDP是无连接通信，所以要程序员自己添加服务器的IP和端口号，这样才能成功连接InetAddress.getByName(this.serverIP),this.serverPort);//发送请求clientSocket.send(requestPacket);//3、接收服务器发来的响应DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(new byte[4096],4096);clientSocket.receive(responsePacket);//等待阻塞直到服务器响应//4、把获取的数据报转化成字符串，打印到控制台String response=new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());System.out.printf("响应："+response);System.out.println();}}public static void main(String[] args) throws IOException {//这里填写的是服务器的IP和端口号Client client=new Client("127.0.0.1",9090);client.start();}}

执行结果：

服务器：

服务器启动！
[/127.0.0.1:64316] 请求=11 响应=11
[/127.0.0.1:64316] 请求=22 响应=22
[/127.0.0.1:64316] 请求=33 响应=33

客户端：

客户端启动！-> 11
响应：11
-> 22
响应：22
-> 33
响应：33
->

三、程序优化

在上面这个回显服务器中，虽然成功运行了，但是只有一个客户端，并且服务器——客户端都是在本地主机上运行的。

在实际场景中，可能会有多个客户端同时发送请求给到服务器，那么效率就会变低，因为上述实现的服务器是串行执行的，这时我们该如何提高效率呢？

1. 引入多线程
多线程可以极大的避免同一时刻，多个客户端发来请求的情况，因为多个线程之间并发执行的，共同消费这些请求，从而缓解服务器压力。

2. 使用线程池
我们实现的这个服务器属于长连接¹。
倘若请求量较多，并且每个请求处理速度比较快，还可以进一步的使用线程池来缓解服务器压力，避免频繁的创建、销毁线程。

3. IO多路复用
IO多路复用是为了解决线程由于需要等待客户端IO操作而造成的CPU资源浪费，因为对应线程在等待过程中无法处理其他的任务。它的核心作用就是不让线程停下来，让它去完成别的任务，充分利用CPU资源。
最常见的就是Linux特用的epoll IO多路复用机制，它通过一些回调机制以及独特的数据结构，降低资源开销，并且本身的性能也非常高。

4 .部署公网IP
我们自己写的这个服务器，设置的是回环IP ² 。服务器和客户端也是在自己的电脑上运行的。倘若把客户端的代码给到其他设备执行，发送的请求在我们的电脑上是不会得到响应的。换句话说，这个服务器只能在自己的设备上自嗨，不具备真正的联网能力！
**想要具备联网能力，那么需要把回环IP“126.0.0.1”换成公网IP。**最好的方式就是把服务器代码部署到云服务器上，云服务器可以通过阿里云、腾讯云等厂商购买，这里就不作过多演示了。

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1. • 长连接：服务器与客户端建立连接之后，不会立即断开，而是持续接收、处理请求。它能够减少连接建立和断开的开销，因此适合频繁请求响应的场景。
   • 短连接： 客户端服务器建立连接在完成一次数据传输后就断开连接。比较适合请求量少或不频繁的场景。
   ↩︎

2. 回环IP地址的标准范围是 127.0.0.0/8，即 127.0.0.1 到 127.255.255.255 都被视为回环地址。最常用的回环IP地址是 127.0.0.1，它通常被称为“本地环回地址”或“localhost”。这种IP仅在本地主机使用有效，无法通过回环IP和其他主机通信！ ↩︎

这篇关于JavaEE第19节 用UDP套接字实现简单回显服务器的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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