安卓：UDP通信

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一、介绍

网络通信的三要素：

（1）、IP地址：

 IPv4: 

IPv6: 

IP地址形式：

 IP常用命令：

IP地址操作类:

（2）、端口：

（3）、协议:  

UDP协议：

UDP通信的特点： 

 二、常用类及其方法

 1. DatagramSocket类

常用方法：

2. DatagramPacket 类

常用方法： 

3. InetAddress类

常用方法：

 三、udp例子

 MainActivity：

 UdpTool ：

 activity_main：

权限：

运行结果：

一、介绍

        UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的传输协议，它在网络通信中常用于实时应用程序，例如音频、视频流传输和在线游戏。与tcp（Transmission Control Protocol）相比，UDP具有更低的开销和更高的传输速度，但不提供可靠性和错误检测功能。

网络通信的三要素：

（1）、IP地址：

        IP地址（Internet Protocol Address）是用于在网络中标识和定位设备的一组数字。它是互联网通信所必需的基本元素之一，用于确定数据包在网络中的传输路径。

        IP地址的作用是为每个连接到互联网的设备提供一个唯一的标识符，类似于世界上每个家庭都有一个不同的地址来进行邮件投递。通过IP地址，计算机可以相互识别并建立网络通信。

   IP地址分为两部分：网络部分和主机部分。网络部分标识了设备所连接的网络，而主机部分标识了网络中的具体设备。 

        IP地址由32位或128位二进制数字组成，在常见的使用中通常表示为分组的四个十进制数，例如：192.168.0.1。IPv4（Internet Protocol version 4）地址使用32位，而IPv6（Internet Protocol version 6）地址使用128位，以满足互联网设备的增长需求。

 IPv4: 

IPv6: 

IP地址形式：

• 公网地址、和私有地址(局域网使用)。
• 192.168. 开头的就是常见的局域网地址，范围即为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用。

 IP常用命令：

• ipconfig：查看本机IP地址
• ping IP地址：检查网络是否连通

特殊IP地址：

• 本机IP: 127.0.0.1或者localhost：称为回送地址也可称本地回环地址，只会寻找当前所在本机。 

IP地址操作类:

•     InetAddress (在下面)

（2）、端口：

        端口（Port）是用于在计算机网络中标识应用程序或服务的数字。它是网络通信中的一个重要概念，用于区分不同的网络应用和服务。

        在互联网协议（IP）中，每个主机都有一个唯一的IP地址，而端口号则用于标识该主机上特定的应用程序或服务。它可以看作是一个门，通过该门可以与特定的应用程序进行交流。

        端口号是一个16位的整数，范围从0到65535。其中，0到1023的端口号被称为“知名端口”（Well-known Ports），用于标识一些常见的服务，如Http（端口号80）、FTP（端口号21）等。1024到49151之间的端口号被称为“注册端口”（ReGIStered Ports），用于一些已经注册的应用程序。49152到65535之间的端口号被称为“动态或私有端口”（Dynamic or Private Ports），通常由操作系统动态分配给客户端应用程序。

        通过使用源IP地址、目标IP地址和端口号，可以唯一确定网络中的通信路径。发送方将数据发送到目标主机的特定端口，接收方根据目标端口来接收和处理数据。

        端口的作用是实现多个应用程序同时在同一台设备上进行网络通信，使得网络上的数据可以正确地路由到目标应用程序。通过将数据包与特定的端口相关联，网络设备可以将数据传递给正确的应用程序，并实现应用层之间的通信。

        总结而言，端口是在计算机网络中用于标识不同应用程序或服务的数字，它通过与IP地址一起使用，帮助网络设备正确地路由和交付数据。

注意：我们自己开发的程序选择注册端口，且一个设备中不能出现两个程序的端口号一样，否则出错。

（3）、协议:  

        协议（Protocol）是在计算机网络中定义数据通信规则和标准的集合。它规定了网络中各个设备之间如何进行通信、数据格式的结构、错误处理等细节，确保信息能够按照特定的方式传输和解释。

        在计算机网络中，不同的设备和应用程序需要遵循相同的协议来进行有效的通信。协议定义了数据交换的规则和语义，使得通信双方能够理解和解释彼此发送和接收的数据。

常见的网络协议有很多，其中一些重要的包括：

1. TCP/IP协议：TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是互联网最基本的协议族，它定义了数据在网络中的传输方式和规则，包括IP地址分配、数据路由、数据分片、错误检测和纠错等。TCP/IP协议族包括了多个协议，如IP协议、TCP协议、UDP协议等。

2. HTTP协议：HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是一种应用层协议，用于在WEB浏览器和Web服务器之间传输超文本数据。它定义了浏览器发送请求和服务器响应请求的格式和规则，是Web应用程序最常用的协议之一。

3. FTP协议：FTP（File Transfer Protocol）是用于在网络上进行文件传输的协议。它定义了客户端和服务器之间进行文件传输的规则，包括建立连接、身份验证、文件上传和下载等。

4. SMTP协议：SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）是用于电子邮件传输的协议。它规定了电子邮件的传输方式、信封格式、消息格式等，确保电子邮件能够从发送方传递到接收方。

5. DNS协议：DNS（Domain Name System）是将域名转换为IP地址的协议。它提供了一个分布式的命名系统，将人类可读的域名映射到计算机可识别的IP地址，实现了域名解析的功能。

        这些只是众多网络协议中的一小部分，每个协议都有不同的功能和应用领域。通过遵守共同的协议标准，网络设备和应用程序可以相互通信并完成特定的任务。协议的使用使得计算机网络能够高效、可靠地运行，并实现各种功能和服务。

UDP协议：

• UDP是一种无连接、不可靠传输的协议。
• 将数据源IP、目的地IP和端口封装成数据包，不需要建立连接
• 每个数据包的大小限制在64KB内
• 发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，故是不可靠的
• 可以广播发送 ，发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快。

UDP通信的特点： 

1. 无连接性：UDP是无连接的传输协议，意味着在发送数据之前不需要建立连接。每个数据包都是独立的，由源主机直接发送到目标主机。
2. 速度快：UDP没有像TCP那样的握手过程和其他的控制机制，因此传输速度较快。
3. 简单：相对于TCP，UDP协议更加简单，头部开销较小。
4. 不可靠：UDP不提供可靠性保证，因为它不处理丢失、重复或乱序的数据包。这意味着在数据传输过程中可能存在丢包的风险。
5. 适合实时应用：由于UDP的快速传输和较低的延迟，它在对实时性要求较高的应用中表现良好，如语音通话、视频流等。

 二、常用类及其方法

 1. DatagramSocket类

    DatagramSocket 类表示一个UDP套接字，用于发送和接收数据报。它提供了与底层网络通信相关的方法。 

常用方法：

• DatagramSocket()：创建一个未绑定到任何本地地址和端口的新套接字。
• DatagramSocket(int port)：创建一个绑定到指定本地端口的新套接字。
• void send(DatagramPacket packet)：将指定的数据包发送到目标主机。
• void receive(DatagramPacket packet)：从套接字中接收数据包。

2. DatagramPacket 类

    DatagramPacket 类表示一个UDP数据包，包含要发送或接收的数据以及目标主机的地址和端口号。

常用方法： 

• DatagramPacket(byte[] data, int length)：使用指定的数据和长度创建一个无发送地址或端口号的数据包。
• DatagramPacket(byte[] data, int offset, int length)：使用指定的数据、偏移量和长度创建一个无发送地址或端口号的数据包。
• DatagramPacket(byte[] data, int offset, int length, InetAddress address, int port)：使用指定的数据、偏移量、长度、目标主机地址和端口号创建一个数据包。
• byte[] getData()：获取该数据包的数据。
• InetAddress getAddress()：获取该数据包的目标主机地址。
• int getPort()：获取该数据包的目标端口号。

3. InetAddress类

   InetAddress 类表示一个IP地址，并提供了与IP地址相关的方法。

常用方法：

• public static InetAddress getLocalHost()：返回本主机的地址对象。
• public static InetAddress getByName​(String host)：得到指定主机的IP地址对象，参数是域名或者IP地址。
• public String getHostName​()：获取此IP地址的主机名。
• public String getHostAddress​()：返回IP地址字符串。
• public boolean isReachable(int timeout)：在指定毫秒内连通该IP地址对应的主机，连通返回true。

 三、udp例子

 MainActivity：

package com.example.udpdemo;import Android.app.Activity;import android.os.Bundle;import android.util.Log;import android.view.View;import android.widget.Button;import android.widget.EditText;import android.widget.TextView;import android.widget.Toast;public class MainActivity extends Activity {    Button sendBtn, decideBtn;    EditText sendMsg, ipEd;    TextView receiveMsg;    // 对方的ip地址    String ip;    UdpTool udpTool;    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);        initView();        // 发送信息的函数        sendBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {            @Override            public void onClick(View v) {                //在Android通信协议必须要放在线程里面进行                String str = sendMsg.getText().toString();                Log.v("发送", str);                if (ip!=null){                    udpTool.sendMessage(str,ip);                }else {                    Toast.makeText(MainActivity.this, "请输入对方ip和端口", Toast.LENGTH_SHORT).show();                }            }        });        decideBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {            @Override            public void onClick(View v) {                ip = ipEd.getText().toString();                Toast.makeText(MainActivity.this, "确定成功！", Toast.LENGTH_SHORT).show();            }        });        // 接收信息的函数        try {            udpTool.receiveMessage(receiveMsg);;        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }    }    private void initView() {        sendBtn = findViewById(R.id.send_btn);        sendMsg = findViewById(R.id.send_message);        receiveMsg = findViewById(R.id.receive_message);        ipEd = findViewById(R.id.target_ip_ed);        decideBtn = findViewById(R.id.decide_btn);        udpTool = new UdpTool(this);    }    @Override    protected void onDestroy() {        super.onDestroy();        // 释放资源        udpTool.closeSocket();    }}

 UdpTool ：

package com.example.udpdemo;import android.content.Context;import android.util.Log;import android.widget.TextView;import android.widget.Toast;import java.io.IOException;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;import java.net.InetAddress;import java.net.SocketException;public class UdpTool {    private String TAG = "UdpTool";    DatagramSocket mSocket;    Context context;    public UdpTool(Context context){        this.context = context;    }        public void sendMessage(String msg, String ip){        // 需要开线程来发数据        new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                if (mSocket == null){                    try {                        // 这个是本机的端口号                        mSocket = new DatagramSocket(20010);                    } catch (SocketException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }                // 将字符串转换成字节流，因为底层的传输都是字节传输                byte[] data = msg.getBytes();                try {                    // 对方ip和端口                    DatagramPacket pack = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName(ip), 60011);                    mSocket.send(pack);                    Log.d(TAG, "发送成功！");                } catch (IOException e) {                    Log.d(TAG, "发送失败！");                    e.printStackTrace();                }            }        }).start();    }        public void receiveMessage(TextView tv) throws Exception {        // 创建线程，同理，接收信息也要放在线程里面接收        new Thread(new Runnable() {            public void run() {                try {                    if (mSocket == null) {                        mSocket = new DatagramSocket(60011);                    }                    String str;                    while (true) {                        // 创建一个空的字节数组                        byte[] data = new byte[1024];                        // 将字节数组和数组的长度传进DatagramPacket 创建的对象里面                        DatagramPacket pack2 = new DatagramPacket(data, data.length);                        Log.v("s", "pack2");                        Log.v("s", "开始 接收");                        try {// socket对象接收pack包，程序启动的时候，socket会一直处于阻塞状态，直到有信息传输进来mSocket.receive(pack2);                        } catch (IOException e) {e.printStackTrace();                        }                        // 获取发送数据的IP地址                         String ip = pack2.getAddress().getHostAddress();                        // 获取发送数据端的端口号                         int port = pack2.getPort();                        str = new String(pack2.getData(), 0, pack2.getLength()); // 将字节数组转化成字符串表现出来                        // 开启接收端口后会持续接收数据，只有页面可见的时候才将收到的数据写入tv.setText(str);                        Toast.makeText(context, "IP地址:"+ip+"端口："+port, Toast.LENGTH_SHORT).show();                    }                } catch (Exception e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }).start();    }        public void closeSocket() {        if (mSocket != null) {            mSocket.close();            mSocket = null;        }    }}

 activity_main：

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