Java網絡編程（3）：使用 UDP 探測局域網內特定類型的機器

focusj 發(fā)布于2019-08-14 16:57 / 1890人閱讀

摘要：那沒有建立連接的情況下，發(fā)現房間這個功能是怎么實現的呢首先，既然手機處于局域網中，那么根據手機當前在局域網的地址和子網掩碼，就可以獲得這個局域網內所有機器的地址的范圍。

記得以前我們使用類似“快牙”這些文件分享工具的時候，一開始就是先在 手機A 上創(chuàng)建一個“房間”，然后連接上 手機A WiFi 熱點的其他手機（即這些手機處于一個局域網內）就可以發(fā)現到這個房間并加入到這個房間里面，然后就可以互相分享文件了。那沒有建立連接的情況下，“發(fā)現房間”這個功能是怎么實現的呢？
首先，既然 手機A 處于局域網中，那么根據 手機A 當前在局域網的 IP 地址和子網掩碼，就可以獲得這個局域網內所有機器的 IP 地址的范圍。如果在沒有建立連接的情況下，手機A 就可以給這個范圍內的每個 IP 地址都發(fā)送一個消息 —— 那么如果某個 IP 地址的機器（設為 手機B）會對這個消息做出回應，便說明 手機B 是 手機A 的“自己人”，那么 手機A 便可以告訴 手機B 它在當前的局域網建了一個“房間”，房間號是個啥，然后 手機B 可以選擇是否加入到這個“房間”。

在Java網絡編程（1）中，我們已經知道可以使用 NetworkInterface 來獲得機器在局域網內 IP 地址；

在Java網絡編程（2）中，我們知道使用 UDP，便可以在不建立連接的情況下，直接向某個 IP 地址發(fā)送消息；

如果每次都是遍歷這個局域網內所有的 IP 地址，并使用 UDP 向每個 IP 發(fā)送消息，那樣就有點麻煩了。事實上，我們可以使用廣播。每個局域網都有一個對應的廣播地址，向廣播地址發(fā)送的數據包通過網關設備（比如路由器）時，網關設備會向局域網的每臺設備發(fā)送一份該數據包的副本。通過 IP 和子網掩碼計算廣播地址的方法簡單的形容就是（IP地址）|（~子網掩碼）—— 將子網掩碼按位取反再和IP地址進行或運算，比如當前機器在局域網內的地址為 192.168.1.3，子網掩碼為 255.255.255.0（取反后為 0.0.0.255），那么廣播地址為 192.168.1.255。廣播也是在不建立連接的情況下就發(fā)送數據，所以廣播不能通過 TCP 實現，只能是 UDP。在 Java 中，通過 UDP 進行廣播和單播（即只向一個 IP 地址發(fā)送數據包）的程序幾乎沒有區(qū)別，只是地址由一個特定的單播地址（如 192.168.1.3)變?yōu)榱似鋵膹V播地址（192.168.1.255）。

現在讓我們來實現下面的功能：
1、Broadcaster 創(chuàng)建一個房間，并每隔 1 秒向局域網廣播一個特定的消息；
2、同一個局域網的 Device 如果收到了 3 次這個特定的消息，之后便向 Broadcaster 發(fā)送加入房間的消息；
3、Broadcaster 收到 Device 請求加入房間的消息后，將 Device 加入房間。

首先定義發(fā)送者類和接收者類，他們都實現了 Runnable，分別可以用來發(fā)送和接收：

Sender.java

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

public class Sender implements Runnable {

    private static final byte[] EMPTY_DATA = new byte[0];

    private final DatagramSocket socket;
    private final SocketAddress broadcastAddress;
    private final long sendingInterval; // unit is ms

    public Sender(DatagramSocket socket,
            SocketAddress broadcastAddress, int sendingInterval) {
        this.socket = socket;
        this.broadcastAddress = broadcastAddress;
        this.sendingInterval = sendingInterval;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            byte[] data = getNextData();
            if (data == null || data.length == 0) {
                break;
            }

            DatagramPacket outPacket = new DatagramPacket(
                    data, data.length, broadcastAddress);
            try {
                socket.send(outPacket);
                System.out.println("Sender: Data has been sent");

                Thread.sleep(sendingInterval);
            } catch (IOException | InterruptedException ex) {
                System.err.println("Sender: Error occurred while sending packet");
                break;
            }

        }
        System.out.println("Sender: Thread is end");
    }

    /**
     * 獲得下一次發(fā)送的數據

     * 子類需要重寫這個方法，返回下一次要發(fā)送的數據
     *
     * @return 下一次發(fā)送的數據
     */
    public byte[] getNextData() {
        return EMPTY_DATA;
    }
}

Receiver.java

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

public class Receiver implements Runnable {

    private final int BUF_SIZE = 512;

    private final DatagramSocket socket;

    public Receiver(DatagramSocket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        byte[] inData = new byte[BUF_SIZE];
        DatagramPacket inPacket = new DatagramPacket(inData, inData.length);

        while (true) {
            try {
                socket.receive(inPacket);
                if (!handlePacket(inPacket)) {
                    break;
                }
            } catch (IOException ex) {
                System.out.println("Receiver: Socket was closed.");
                break;
            }
        }
        System.out.println("Receiver: Thread is end");
    }

    /**
     * 處理接收到的數據報

     * 子類需要重寫這個方法，處理接收到的數據包，并返回是否繼續(xù)接收
     *
     * @param packet 接收到的數據報
     * @return 是否需要繼續(xù)接收
     */
    public boolean handlePacket(DatagramPacket packet) {
        return false;
    }
}

然后我們定義 Device 和 Broadcaster：

Device.java

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

public class Device {

    private static final int DEFAULT_LISTENING_PORT = 10000;

    private final InetAddress address;
    private final int port;

    private DatagramSocket socket;

    public Device(int port) throws IOException {
        this.port = port;
        this.address = InetAddress.getLocalHost();
    }

    public Device(InetAddress address, int port) {
        this.address = address;
        this.port = port;
    }

    public void start() throws SocketException, InterruptedException {
        System.out.println("Device has been started...");
        InetAddress lanAddr = LANAddressTool.getLANAddressOnWindows();
        if (lanAddr != null) {
            System.out.println("Device: LAN Address: " + lanAddr.getHostAddress());
        }

        socket = new DatagramSocket(port);
        Receiver receiver = new Receiver(socket) {
            int recvCount = 0;

            @Override
            public boolean handlePacket(DatagramPacket packet) {
                String recvMsg = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
                if ("ROOM".equals(recvMsg)) {
                    System.out.printf("Device: Received msg "%s"
", recvMsg);
                    recvCount++;
                    if (recvCount == 3) {
                        byte[] data = "JOIN".getBytes();
                        DatagramPacket respMsg = new DatagramPacket(
                                data, data.length, packet.getSocketAddress()); // 此時 packet 包含了發(fā)送者地址和監(jiān)聽端口
                        try {
                            socket.send(respMsg);
                            System.out.println("Device: Sent response "JOIN"");
                        } catch (IOException ex) {
                            ex.printStackTrace(System.err);
                        }
                        return false; // 停止接收
                    }
                }
                return true;
            }
        };

        Thread deviceThread = new Thread(receiver);
        deviceThread.start(); // 啟動接收數據包的線程
        deviceThread.join();

        close();

        System.out.println("Device has been closed.");
    }

    public void close() {
        if (socket != null) {
            socket.close();
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Device {" + "address=" + address + ", port=" + port + "}";
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Device device = new Device(DEFAULT_LISTENING_PORT);
        device.start();
    }
}

Broadcaster.java

import java.net.*;

public class Broadcaster {

    private static final int DEFAULT_BROADCAST_PORT = 10000;

    private final InetAddress bcAddr;
    private final int bcPort;

    private DatagramSocket socket;

    public Broadcaster(InetAddress broadcastAddress, int broadcastPort) {
        this.bcAddr = broadcastAddress;
        this.bcPort = broadcastPort;
    }

    public void start() throws SocketException, InterruptedException {
        System.out.println("Broadcaster has been started...");

        final Room room = new Room("Test");
        System.out.printf("Broadcaster: Created room "%s"

", room.getName());

        socket = new DatagramSocket();
        SocketAddress bcSocketAddr = new InetSocketAddress(bcAddr, bcPort);

        Sender sender = new Sender(socket, bcSocketAddr, 1000) {// 每隔 1000ms 廣播一次
            final byte[] DATA = "ROOM".getBytes();

            @Override
            public byte[] getNextData() {
                return DATA;
            }
        };

        Receiver recver = new Receiver(socket) {

            @Override
            public boolean handlePacket(DatagramPacket packet) {
                String recvMsg = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
                if ("JOIN".equals(recvMsg)) {
                    Device device = new Device(packet.getAddress(), packet.getPort());
                    room.addDevice(device);
                    room.listDevices();
                }
                return true; // 一直接收
            }
        };

        Thread senderThread = new Thread(sender);
        Thread recverThread = new Thread(recver);
        senderThread.start(); // 啟動發(fā)送（廣播）數據包的線程
        recverThread.start(); // 啟動接收數據包的線程

        senderThread.join();
        recverThread.join();

        close();
    }

    public void close() {
        if (socket != null) {
            socket.close();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InetAddress bcAddr = LANAddressTool.getLANBroadcastAddressOnWindows();

        if (bcAddr != null) {
            System.out.println("Broadcast Address: " + bcAddr.getHostAddress());
            Broadcaster broadcaster = new Broadcaster(bcAddr, DEFAULT_BROADCAST_PORT);
            broadcaster.start();
        } else {
            System.out.println("Please check your LAN~");
        }
    }
}

Room.java

import java.util.*;

public class Room {

    private final String name;
    private final List devices;

    public Room(String name) {
        this.name = name;
        this.devices = new ArrayList<>();
    }

    public boolean addDevice(Device device) {
        return devices.add(device);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void listDevices() {
        System.out.printf("Room (%s), current devices:
", name);
        for (Device device : devices) {
            System.out.println(device);
        }
    }
}

（完整的 Demo 可以訪問：https://github.com/mizhoux/LA...）

我們將這個 Demo 打包成 jar，然后開始運行：
1、首先我們在本機上啟動 Broadcaster：

2、我們將本機作為一個 Device 啟動：

可以看到此時 Broadcaster 創(chuàng)建的房間已經有了一個 Device：

3、我們啟動局域網內的另外一臺設備：

此時 Broadcaster 創(chuàng)建的房間便有兩個 Device：

4、再啟動局域網內的一臺設備：

此時房間里則有三個 Device：

因為 UDP 在不需要建立連接的基礎上就可以發(fā)送消息，所以它可以方便的用來探測局域網內特定類型的機器 —— 這是個很有用的功能 —— 又比如一個集群當中可能會突然有機器宕機，為了檢測這一事件的發(fā)生，就需要集群 master機器每隔一定的時間向每臺機器發(fā)送若干心跳檢測包，如果有回復說明機器正常，否則說明該機器出現了故障，此時不需要連接而且高效的 UDP 就十分適合這種場合。當然，我們始終還是要考慮到 UDP 是不可靠的協(xié)議，它并不能代替 TCP —— 永遠需要根據環(huán)境，來選擇最合適的技術。

GPU云服務器云服務器 java的udp用于 java 定義正整數 webrtc使用udp 金額的類型 java

文章版權歸作者所有，未經允許請勿轉載,若此文章存在違規(guī)行為，您可以聯系管理員刪除。

轉載請注明本文地址：http://systransis.cn/yun/66340.html

Java 網絡編程（2）：UDP 的使用

摘要：現在在本機同一局域網的一臺機器和阿里云主機上都運行然后啟動發(fā)送端接收端接收結果可以看到每個接收端都正確的接收了發(fā)送端發(fā)送的消息。今天的主角是 UDP（User Datagram Protocol，用戶數據報協(xié)議）。我們都知道 TCP 是一種可靠的協(xié)議 —— 首先客戶端和服務端需要建立連接（三次握手），數據發(fā)送完畢需要斷開連接（四次揮手）；如果發(fā)送數據時數據損壞或者丟失，那么 TCP ...

learn_shifeng 2019-08-16 10:27 評論0 收藏0

發(fā)表評論

登陸后可評論

0條評論

focusj

男|高級講師

我要關注我要私信

TA的文章

tensorflow

閱讀 1422·2023-04-26 01:58
Next.js 12 正式發(fā)布、Yarn 3.1 發(fā)布 | 淘系前端架構周刊 211101 期

閱讀 2298·2021-11-04 16:04
Debian 11 Bullseye 正式版發(fā)布/新特性介紹/搬瓦工后臺可重裝體驗

閱讀 1789·2021-08-31 09:42
無憂云-河南洛陽BGP，CEPH集群分布式存儲，數據安全可靠，活動期間月付大優(yōu)惠！

閱讀 1776·2021-07-25 21:37
假設高度已知，左右寬度固定，實現三欄布局的5種方法

閱讀 1075·2019-08-30 15:54
js、jQuery實現文字上下無縫輪播、滾動效果

閱讀 2083·2019-08-30 15:53
CSS：BFC 最熟悉的陌生人

閱讀 3059·2019-08-29 13:28
Jquery ajax加載等待執(zhí)行結束再繼續(xù)執(zhí)行下面代碼操作

閱讀 2700·2019-08-29 10:56

成人国产在线小视频_日韩寡妇人妻调教在线播放_色成人www永久在线观看_2018国产精品久久_亚洲欧美高清在线30p_亚洲少妇综合一区_黄色在线播放国产_亚洲另类技巧小说校园_国产主播xx日韩_a级毛片在线免费

資訊專欄INFORMATION COLUMN

上云采購季！| 2核2G4M爆款云服務器低至59元/年，更有多臺、長期優(yōu)惠，快來選購！

Java網絡編程（3）：使用 UDP 探測局域網內特定類型的機器

相關文章

Java 網絡編程（2）：UDP 的使用

發(fā)表評論

0條評論

focusj

男|高級講師

TA的文章

tensorflow

Next.js 12 正式發(fā)布、Yarn 3.1 發(fā)布 | 淘系前端架構周刊 211101 期

Debian 11 Bullseye 正式版發(fā)布/新特性介紹/搬瓦工后臺可重裝體驗

無憂云-河南洛陽BGP，CEPH集群分布式存儲，數據安全可靠，活動期間月付大優(yōu)惠！

假設高度已知，左右寬度固定，實現三欄布局的5種方法

js、jQuery實現文字上下無縫輪播、滾動效果

CSS：BFC 最熟悉的陌生人

Jquery ajax加載等待執(zhí)行結束再繼續(xù)執(zhí)行下面代碼操作

最新活動

資訊專欄INFORMATION COLUMN

上云采購季！| 2核2G4M爆款云服務器低至59元/年，更有多臺、長期優(yōu)惠，快來選購！

Java網絡編程（3）：使用 UDP 探測局域網內特定類型的機器

相關文章

發(fā)表評論

0條評論

男|高級講師

TA的文章

最新活動

上云采購季！| 2核2G4M爆款云服務器低至59元/年，更有多臺、長期優(yōu)惠，快來選購！