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[Java教程]通过UDP建立TCP连接


解释

通过UDP广播查询服务器的IP地址,然后再建立TCP点对点连接。

应用场景

在服务器IP未知时,并且已知服务器与客户端明确在一个局域网或者允许组播的子网下。通过UDP发现服务器地址然后再进行TCP连接。(PS:万维网很多路由器对组播进行了限制,所以不能通过UDP报文在万维网上进行服务器查询)

主要问题

Android真机和模拟器对组播处理不同Android不同系统版本对组播处理不同不同网络对组播有限制,如部分路由网络限制UDP报文

简单实现

传统组播方式,通过255.255.255.255地址全转发。客户端收到报文后进行相应check,然后通过UDP报文数据获取服务器的IP地址。然后通过IP地址连接。PS:会有点问题、比如在Android 5.0.1真机(鄙人的手机)上无法接收255.255.255.255组播报文。也有可能是被路由器过滤掉了,但是在模拟器上一切正常。后续给出真机上的解决方案

服务器广播Hello报文代码:
 1 private class BoadrcastDispense implements Runnable { 2  3     @Override 4     public void run() { 5       try { 6         if (UDPSocket == null) { 7           UDPSocket = new DatagramSocket(udpPortServer); 8         } 9       } catch (SocketException e1) {10       }11       while (!UDPSocket.isClosed() && flag) {12         try {13           Thread.sleep(1000);14         } catch (InterruptedException e) {15           e.printStackTrace();16         }17         try {18           // send message19           String str = "Hello Client";20           byte backData[] = str.getBytes();21           DatagramPacket backPacket = new DatagramPacket(backData,22               backData.length,23               InetAddress.getByName("255.255.255.255"),24               udpPortClient);25           UDPSocket.send(backPacket);26         } catch (SocketException e) {27           e.printStackTrace();28         } catch (IOException e) {29           e.printStackTrace();30         }31       }32     }33 34   }

 

 

客户端接收Hello报文代码
 1 public static boolean searchServer() { 2     try { 3       // receive packet 4       if (udpSocket == null) { 5         udpSocket = new DatagramSocket(udpPortClient); 6         udpSocket.setSoTimeout(5000); 7       } 8       byte receiveData[] = new byte[bufferSize]; 9       DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveData,10           receiveData.length);11       udpSocket.receive(receivePacket);12       String recieveStr = new String(receivePacket.getData(),13           receivePacket.getOffset(), receivePacket.getLength());14       System.out.println("服务器IP地址:"15           + receivePacket.getAddress().getHostAddress());16       System.out.println("接收到服务器反馈:" + recieveStr);17       if (recieveStr.equalsIgnoreCase("Hello Client")) {18         serverIP = receivePacket.getAddress().getHostAddress();19         System.out.println("连接到服务器成功");20         return true;21       }22     } catch (SocketException e) {23       e.printStackTrace();24     } catch (UnknownHostException e) {25       e.printStackTrace();26     } catch (IOException e) {27       e.printStackTrace();28     }29     System.out.println("连接到服务器失败");30     return false;31 32   }

在模拟器上进行调试时,上面代码就已经足够了。但是在真机上运行时,发现一直阻塞在receive那里。各种 百度 + Google ,依然无果,并且发现很多人都遇到过这个问题。有三个可能的原因:
  1. 省电???

    Android部分机型为了省电,关闭了wlan的组播功能,但是可以通过代码开启。


1 WifiManager manager = (WifiManager) getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);2 WifiManager.MulticastLock lock = manager.createMulticastLock("test wifi");3 lock.acquire();4 // 要执行的组播操作,如receive等5 lock.release();

 

但经过尝试,并非这个原因导致。

2.路由or网络设备屏蔽掉了255报文

WIFI网络屏蔽掉了255.255.255.255的组播报文但是通过反向发送255报文(Android向PC发,发现PC可以收到)可以成功。所以排除了这个原因。PS:这个原因在其他地方还是很有可能的,很多路由器为了防止广播风暴,都默认屏蔽了255组播,或者限制了组播数量。比如华为的设备默认限制为30%,丢包率可想而知

3.子网域无法向外发送广播

这个就比较理论化了。说的是家里的路由器的IP地址是192.168.0.1的地址,而192.168.x.x属于内网域,无法向外广播啥的....计算机网络没学好,暂时不考虑这个原因

改进实现

由于各种搜索无果,决定换一种思路尝试,受到在尝试过程中可以通过Android向PC发送255广播报文的其他,想到了以下两种解决方案 1. 利用Android建立服务器,让PC反向连接到Android 优点是可以简单快速的建立P2P连接,但是仅限于P2P连接,如果想让服务器接入多个客户端,该方法不适用 2. 先通过PC获取Android的IP地址,然后发定点UDP报文,再从定点UDP报文获取服务器IP 优点是还是基本的PC做server,android做client的结构,只是要多一步IP中转 至于我的方法,由于服务器的代码基本写完了,不想做大的更改,所以采用的第二种方法,代码还是比较简单:

通过Android端向PC端发送255报文
 1   public static void sendPacktToServer() { 2     try { 3       // receive packet 4       if (udpSocket == null) { 5         udpSocket = new DatagramSocket(udpPortClient); 6         udpSocket.setSoTimeout(5000); 7       } 8       String str = "Hello Server"; 9       byte[] data = str.getBytes();10       DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(data,11           data.length,12           InetAddress.getByName("255.255.255.255"), udpPortServer);13       lock.acquire();14       udpSocket.send(sendPacket);15       lock.release();16     } catch (SocketException e) {17       e.printStackTrace();18     } catch (UnknownHostException e) {19       e.printStackTrace();20     } catch (IOException e) {21       e.printStackTrace();22     }23   }

 

 

PC端接收到Android发送的255报文后直接回馈定向UDP报文,这样Android端就可以收到该报文了,然后再建立TCP连接
 1  private class BoardcastListener implements Runnable { 2  3     @Override 4     public void run() { 5       try { 6         if (UDPSocket == null) { 7           UDPSocket = new DatagramSocket(udpPortServer); 8         } 9       } catch (SocketException e1) {10       }11       while (!UDPSocket.isClosed() && flag) {12         try {13           // receive message14           byte[] recvBuf = new byte[bufferSize];15           DatagramPacket recvPacket = new DatagramPacket(recvBuf,16               recvBuf.length);17           UDPSocket.receive(recvPacket);18           String recvStr = new String(recvPacket.getData(), 0,19               recvPacket.getLength());20           ServerFrame.getInstance().appendServerStr(21               "接收到UDP消息: " + recvStr + " 来自:"22                   + recvPacket.getAddress().getHostAddress());23           // send back message24           String str = "Hello Client";25           byte backData[] = str.getBytes();26           DatagramPacket backPacket = new DatagramPacket(backData,27               backData.length, recvPacket.getAddress(),28               udpPortClient);29           UDPSocket.send(backPacket);30         } catch (SocketException e) {31           e.printStackTrace();32         } catch (IOException e) {33           e.printStackTrace();34         }35       }36     }37 38   }

 

至此,基本的核心代码就全贴出来了,目前经过测试在模拟器上和android真机上均可以连接到服务器

总结

其实主要用途还是局域网内在不知道对方IP情况下怎么建立连接的一种手段,解决方案其实有很多。比如全通过UDP交互等,但是考虑到TCP不需要手动维护稳定性,所以还是偏好使用TCP连接进行数据传输。(能够使用场景:局域网游戏、物联网相互连接啥的)诚然,也可以手动查询IP地址,然后输入IP地址进行TCP连接。但是在移动设备上大家还是比较喜欢一键式的东西,通过UDP进行服务器自动发现,这个功能还是有那么一点点用处。。。。