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    Java编写的TCP协议和UDP协议的通信实例及swing编写的局域网聊天软件

    2017年03月05日 7 条评论 ... 技术

    这是日常的练习，这种课题一般会在大学的实验课中出现。本文会贴出 TCP 实例和 UDP 实例的代码，并且在最后贴出使用 swing 编写的UI界面的局域网聊天软件。

    TCP和UDP的区别

    详细的区别不详细说，最大的特点就是，TCP是可靠的通信协议，UDP是不可靠的通信协议，但是TCP通信的成本比较高，而UDP的通信成本比较低。这就是有得有失，在网上不同的场景使用不同的协议，比如发送 Email 的时候要求一定是可靠，所以使用的是 TCP 协议，视频语音聊天的时候，要求传输速度要快，但是偶尔的卡顿也不影响正常使用，所以一般选择使用 UDP 协议。

    使用java编写两种通信协议都不需要额外的导入其他jar包。

    使用JAVA编写UDP协议的通信实例

    发信部分

    发信部分需要创建两个实例，DatagramSocket 和 DatagramPacket，另外还需要将信息转换为 byte 的形式，方便传送，代码如下：

    1. public class SocketSender {  
    2.     public static String sender(String msg) throws Exception {  
    3.         // 创建 datagramSocket对象，可以指定端口号和IP地址  
    4.         DatagramSocket sendSocket = new DatagramSocket();  
    5.         // 转换报文为byte类型  
    6.         byte[] buf = msg.getBytes();  
    7.         // 获取本机IP地址  
    8.         InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost();  
    9.         int port = 1111;  
    10.         DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(buf, buf.length, ip, port);  
    11.         sendSocket.send(sendPacket);  
    12.         sendSocket.close();  
    13.         return "ok";  
    14.     }  
    15.  
    16. } 

    收信部分

    收信部分与发信部分基本上一致，使用的也是之前的两个实例，只是发信使用的是 send() 方法，而收信使用的是 receive() 方法。

    1. public class SocketReceiver {  
    2.     public static String receiver(int port) throws Exception {  
    3.         // 获取本机IP地址  
    4.         InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost();  
    5.         DatagramSocket receiver = new DatagramSocket(port, ip);  
    6.         byte[] recMsg = new byte[1024];  
    7.         DatagramPacket getPacket = new DatagramPacket(recMsg, recMsg.length);  
    8.         receiver.receive(getPacket);  
    9.         // 对接收到了 byte数组进行转换  
    10.         String res = new String(recMsg, 0, getPacket.getLength());  
    11.         receiver.close();  
    12.         return res;  
    13.     }  
    14. } 

    接收端和发送端

    收信和送信的类编写好了，就可以编写对应的接收端和发送端了，另外创建两个类，并分别编写可执行的main方法，此外在程序主体中使用了死循环的方式，可以让程序连续的监听消息或者发送消息。

    发送端

    1. public class Client {  
    2.     public static void main(String[] args) {  
    3.         System.out.println("我是客户端，请输入要发送的信息");  
    4.         while (true) {  
    5.             Scanner sc = new Scanner(System.in);  
    6.             String msg = sc.next();  
    7.             String res = null;  
    8.             try {  
    9.                 res = SocketSender.sender(msg);  
    10.             } catch (Exception e) {  
    11.                 e.printStackTrace();  
    12.             }  
    13.             System.out.println(res);  
    14.         }  
    15.     }  
    16. } 

    收信端

    1. public class Server {  
    2.     public static void main(String[] args) {  
    3.         System.out.println("我是接收端，正在监听消息");  
    4.         while (true) {  
    5.             String res = null;  
    6.             try {  
    7.                 res = SocketReceiver.receiver(1111);  
    8.             } catch (Exception e) {  
    9.                 e.printStackTrace();  
    10.             }  
    11.             System.out.println("接收到消息，消息内容：" + res);  
    12.         }  
    13.     }  
    14. } 

    使用JAVA编写TCP的通信实例

    TCP的通信在 java 中使用，则是实例化了 socket ，发送数据和接收数据则是分别实例化 OutputStream 和 InputStream ，并对其进行操作。

    发信部分

    1. public class TCPSender {  
    2.     public static String sender(String msg) throws Exception {  
    3.         // 首先获取IP地址和定义端口  
    4.         String host = "localhost";  
    5.         int port = 2222;  
    6.         Socket socket = new Socket(host, port);  
    7.         OutputStream os = socket.getOutputStream();  
    8.         os.write(msg.getBytes());  
    9.         socket.close();  
    10.         return "send ok!";  
    11.     }  
    12. } 

    收信部分

    收信部分使用了一个 accept() 方法，这个方法会停止程序，直到接收到数据才会继续往下执行。

    1. public class TCPReceiver {  
    2.     public static String receiver() throws Exception{  
    3.         ServerSocket ss = new ServerSocket(2222);  
    4.         Socket socket = ss.accept();  
    5.         InputStream is = socket.getInputStream();  
    6.         byte[] buf = new byte[1024];  
    7.         String res = new String(buf,0,is.read(buf));  
    8.         ss.close();  
    9.         return res;  
    10.     }  
    11. } 

    接收端和发送端

    与之前的UDP类似。直接在main方法中使用class方法即可

    发送端代码

    1. public class Client {  
    2.     public static void main(String[] args) {  
    3.         System.out.println("我是客户端，请输入要发送的信息：");  
    4.         while (true) {  
    5.             Scanner sc = new Scanner(System.in);  
    6.             String msg = sc.next();  
    7.             String res = null;  
    8.             try {  
    9.                 res = TCPSender.sender(msg);  
    10.             } catch (Exception e) {  
    11.                 e.printStackTrace();  
    12.             }  
    13.             System.out.println(res);  
    14.         }  
    15.     }  
    16. } 

    接收端代码

    1. public class Server {  
    2.     public static void main(String[] args) {  
    3.         System.out.println("我是服务端，我接收数据，正在监听");  
    4.         while (true) {  
    5.             String res = null;  
    6.             try {  
    7.                 res = TCPReceiver.receiver();  
    8.             } catch (Exception e) {  
    9.                 e.printStackTrace();  
    10.             }  
    11.             System.out.println("接收到信息：" + res);  
    12.         }  
    13.     }  
    14. } 

    使用swing编写图形界面

    在 eclipse 中想要编写 swing 的图形界面的程序，建议事先安装 eclipse 插件：WindowBuilder

    原理分析

    在同一个 UI 窗口中进行发信和收信的操作，必然要使用线程，否则无法实现同时接受和发送消息的功能。

    java 线程的实现，可以直接让类实现 Runnable 的接口，并且在接口中的 run() 方法编写线程方法。但是另外的问题是，实现了 Runnable 接口无法通过传统的方式传入参数和输出参数。更优的解决方案是实现另外一个多线程的接口 Callable。但是，我这里还是坚持使用了前一种线程接口。传入参数，使用在线程类中设置私有类，并且设置了 GET 和 SET 方法，使用的时候直接通过 SET 方法传入参数，而输出，则是直接在类中操作前台的 UI 元件。

    发送消息的类

    1. public class Sender implements Runnable{  
    2.     //使用get set 方法传入三个参数，发送的信息，ip地址和端口  
    3.     private String msg;  
    4.     private String host;  
    5.     private int port;  
    6.       
    7.     public String getMsg() {  
    8.         return msg;  
    9.     }  
    10.  
    11.     public void setMsg(String msg) {  
    12.         this.msg = msg;  
    13.     }  
    14.  
    15.     public String getHost() {  
    16.         return host;  
    17.     }  
    18.  
    19.     public void setHost(String host) {  
    20.         this.host = host;  
    21.     }  
    22.  
    23.     public int getPort() {  
    24.         return port;  
    25.     }  
    26.  
    27.     public void setPort(int port) {  
    28.         this.port = port;  
    29.     }  
    30.  
    31.     public String sender(String msg,String host,int port) throws Exception{  
    32.         //首先获取IP地址和定义端口  
    33.         //创建socket  
    34.         Socket socket = new Socket(host, port);  
    35.         OutputStream os = socket.getOutputStream();  
    36.         //发信  
    37.         os.write(msg.getBytes("UTF-8"));  
    38.         //发送完毕，关闭socket  
    39.         socket.close();  
    40.         return "send ok!";  
    41.     }  
    42.  
    43.     @Override 
    44.     public void run() {  
    45.         try {  
    46.             sender(this.getMsg(),this.getHost(),this.getPort());  
    47.         } catch (Exception e) {  
    48.             //打印错误  
    49.             KK.msgerror(e);  
    50.             e.printStackTrace();  
    51.         }  
    52.           
    53.     }  
    54. } 

    接收消息的类

    1. public class Receiver implements Runnable {  
    2.     // Runnable不能实现传入参数和传出参数，因此，使用 get set 方法塞入参数使用  
    3.     // port就是要传入的端口号参数  
    4.     private int port;  
    5.  
    6.     public int getPort() {  
    7.         return port;  
    8.     }  
    9.  
    10.     public void setPort(int port) {  
    11.         this.port = port;  
    12.     }  
    13.  
    14.     public String receiver(int port) throws Exception {  
    15.         ServerSocket ss = new ServerSocket(port);  
    16.         // 进行TCP握手  
    17.         Socket socket = ss.accept();  
    18.         InputStream is = socket.getInputStream();  
    19.         // 创建数据缓冲区  
    20.         byte[] buf = new byte[1024];  
    21.         // 从is中读取信息，并且转换为string类型，编码符号是UTF-8  
    22.         String res = new String(buf, 0, is.read(buf), "UTF-8");  
    23.         ss.close();  
    24.         return res;  
    25.     }  
    26.  
    27.     public void run() {  
    28.         try {  
    29.             // 使用循环，反复接受数据，否则只能接收一条数据  
    30.             while (true) {  
    31.                 // 传入参数。用的get set 方法塞入的  
    32.                 int port = this.getPort();  
    33.                 // 获取到了消息  
    34.                 String msg = receiver(port);  
    35.                 // 调用KK中自定义编写的 static 方法来对外打印消息内容  
    36.                 KK.addmsg(msg, port);  
    37.             }  
    38.         } catch (Exception e) {  
    39.             // 如果出现错误，调用KK中自定义编写的 static 方法，打印到屏幕上  
    40.             KK.msgerror(e);  
    41.             e.printStackTrace();  
    42.         }  
    43.  
    44.     }  
    45. } 

    最后则是主程序，图形的代码，由于代码涉及到很多图形组件的信息，都是自动生成的，废话比较多，所以挑选出几端比较重要的代码：

    1.设置监听端口后点击开始监听按钮的代码

    1. btnNewButton_1.addActionListener(new ActionListener() {  
    2.     public void actionPerformed(ActionEvent e) {  
    3.         // 点击开始按钮之后，开启监听  
    4.         // 获取端口号  
    5.         String port = textField_3.getText();  
    6.         // 获取的端口号是string,转换为整形  
    7.         int intport = Integer.parseInt(port);  
    8.         // 启动监听  
    9.         try {  
    10.             // 实例化收信  
    11.             Receiver re = new Receiver();  
    12.             // 塞入端口号  
    13.             re.setPort(intport);  
    14.             // 创建线程  
    15.             Thread th = new Thread(re);  
    16.             // 启动线程  
    17.             th.start();  
    18.             // 打印消息  
    19.             textArea.append("开启端口号:" + port + ",正在监听消息；");  
    20.             textArea.append("\r\n");  
    21.         } catch (Exception e1) {  
    22.             e1.printStackTrace();  
    23.         }  
    24.     }  
    25. }); 

    2.点击发送消息按钮之后触发的代码

    1. btnNewButton.addActionListener(new ActionListener() {  
    2.     public void actionPerformed(ActionEvent e) {  
    3.         // 发信按钮按下之后  
    4.         // 获取对方ip、端口号，获取自己的端口号和消息内容  
    5.         String reip = txtLocalhost.getText();  
    6.         String report = textField_2.getText();  
    7.         String myport = textField_3.getText();  
    8.         String msg = textArea_1.getText();  
    9.         // 实例化发信  
    10.         Sender se = new Sender();  
    11.         // 塞入值  
    12.         se.setMsg(msg);  
    13.         se.setHost(reip);  
    14.         se.setPort(Integer.parseInt(report));  
    15.         // 创建线程  
    16.         Thread th = new Thread(se);  
    17.         // 启动线程  
    18.         th.start();  
    19.         // 获取当前时间  
    20.         Date date = new Date();  
    21.         DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");  
    22.         String time = df.format(date);  
    23.         // 打印信息  
    24.         textArea.append(time + " 我说：");  
    25.         textArea.append("\r\n");  
    26.         textArea.append(msg);  
    27.         textArea.append("\r\n");  
    28.         // 清空内容  
    29.         textArea_1.setText("");  
    30.     }  
    31. }); 

    3.另外编写了两个 static 方法，方便发信类和收信类使用

    1. // 静态方法，用来调用，往页面上添加消息  
    2. public static void addmsg(String msg, int prot) {  
    3.     // 获取当前时间  
    4.     Date date = new Date();  
    5.     DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");  
    6.     String time = df.format(date);  
    7.     textArea.append(time + " 来自端口号" + prot + "的消息");  
    8.     textArea.append("\r\n");  
    9.     textArea.append(msg);  
    10.     textArea.append("\r\n");  
    11. }  
    12.  
    13. // 静态方法，用来调用 往页面上添加错误信息  
    14. public static void msgerror(Exception e) {  
    15.     textArea.append("出现错误，错误原因" + e);  
    16.     textArea.append("\r\n");  
    17. } 

    软件的演示界面如下：

    演示界面

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    7 条评论

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    1. Love3

      :razz: 可以像 TeamViewer 12 穿透内网吗？通讯时候支持端到端加密就好了 :twisted:

      说到UDP，怎么测试某台电脑的UDP端口是否正常呢？
      UDP端口被占用后，TCP就不能再次申请这个端口了吗？ :wink:

      用TCP端口测试程序可以测试UDP端口？

      telnet 有点难用，不是像Ping即时回馈端口信息的
      开了软防便是如此，不开又感觉不安全

      2017-03-6 [回复]
    2. 姜辰

      高大上啊

      2017-03-7 [回复]
    3. themebetter

      总结得很不错。

      2017-03-13 [回复]
    4. 司马洛

      博主有空能不能把这一个包打包发给我一下 ，我是才接触java的

      2017-03-20 [回复]
    5. 幻音

      望博主有空可以发一下完整源代码

      2020-06-18 [回复]
      • 有野出没

        我文章里面的所有内容就是完整源码。

        2020-06-19 [回复]
    6. 酥炸不上班

      请问最后这段主程序有完整的吗

      2020-12-23 [回复]

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