更新時間:2022-09-16 來源:黑馬程序員 瀏覽量:
大家好，今天為大家帶來了一個非常有意思的小程序——UDP實現的群聊聊天室。這個程序使用的UDP協議，并使用DatagramSocket的子類MulticastSocket實現組播，可以部署在一個局域網內的多臺電腦上，并可以實現文字群聊。
本文將會按照以下幾個小節講解：
1). 組播的概念：**這個小節我們將講解什么是：單播、廣播、組播。
2). MulticastSocket類的使用：**這個小節我們將講解MulticastSocket類的基本使用，并實現控制臺的信息收發。
3). 基于Swing和MulticastSocket實現的UDP群聊聊天室：**這個小節我們將制作一個界面，并結合MulticastSocket類實現一個完整的UDP群聊聊天室。
4). 結束語：
網絡數據傳播按照接收者的數量，可分為以下3種方式：
單播是指實現“點對點”的通信，發送者發送數據要發送給網絡上的唯一的一臺電腦，指定一個接收者。像TCP協議和UDP協議都能實現點對點通信。
發送者發送的數據可以被某個接收范圍內所有的接收者接收。它類似于廣播電臺，向某個范圍內的所有用戶發送廣播信號，接收人打開廣播就可以聽到，關閉廣播設備就停止收聽。由于廣播會大大增加網絡數據流量，所以通常情況下一些網絡路由器會禁止廣播數據，尤其是一些占用網絡資源比較大的視頻數據等。
組播是指發送的數據可以被指定的一組用戶接收。組播的范圍沒有廣播那么廣，任何的一臺電腦都可以隨時加入某一個組接收組播數據。若要使用組播，則需要讓一個數據報標有一組目標主機地址，當數據報發出后，整個組的所有主機都能收到該數據報。IP協議為組播提供了這批特殊的IP地址，這些IP地址的范圍是224.0.0.0至239.255.255.255。在Java類庫中，DatagramSocket有一個子類：MulticastSocket，它具有組播的功能，它可以與DatagramPackage結合使用，用于發送和接收組播包。
Java類庫中MulticastSocket類可以實現組播功能，它是DatagramSocket的子類：
通過API文檔我們可以看到它有三個構造方法：
1. MulticastSocket() 創建一個多播套接字。(使用隨機端口，如果只發送，可以使用這個構造方法) 2. MulticastSocket(int port) 創建一個多播套接字并將其綁定到一個特定的端口。(如果需要發送和接收，需要使用這個構造方法) 3. MulticastSocket(SocketAddress bindaddr) 創建一個多播套接字綁定到指定的套接字地址。
以下是幾個比較重要的成員方法：
1.public void joinGroup(InetAddress mcastaddr)：將該MulticastSocket加入指定的多點廣播地址。 2.public void leaveGroup(InetAddress mcastaddr讓該MulticastSocket離開指定的多點廣播地址。 3.public void setInterface(InetAddress inf)：如果當前系統有多個網絡接口，可以使用次方法指定一個網絡接口。 4.public InetAddress getInterface()：獲取當前的網絡接口。 5.public void setTimeToLive(int ttl)：該參數設置數據報最多可以跨過多少個網絡，當ttl為0時，指定數據報應停留在本地主機；當ttl的值為1時，指定數據報發送到本地局域網；當ttl的值為32時，意味著只能發送到本站點的網絡上；當ttl為64時，意味著數據報應保留在本地區；當ttl的值為128時，意味著數據報應保留在本大洲；當ttl為255時，意味著數據報可發送到所有地方；默認情況下，該ttl的值為1。
接下來我們寫一個小例子來看一下MulticastSocket的使用方式。這個程序將包含兩個線程：1. 接收線程，主要用于接收信息;2. 主線程，主要用于發送信息。將這個程序部署到局域網上的幾臺電腦上，全部啟動，就可以實現多臺電腦的組播了，而且每臺主機都可以發出信息，其它主機則會收到這條信息。
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package com.heima.se.chat;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
import java.util.Date;
import java.util.Scanner;
public class MulticastSocketDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//創建MuticastSocket對象，并監聽端口55555
MulticastSocket socket = new MulticastSocket(55555);
//加入組：235.235.235.235
socket.joinGroup(InetAddress.getByName("235.235.235.235"));
//啟動線程-此線程用于接收數據報
new Thread(()->{
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
while (true) {
try {
socket.receive(packet);
System.out.println(new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
//獲取本機IP
String localIp = InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();
//創建一個Scanner對象，用于接收控制臺數據
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("【請輸入信息】");
String msg = sc.next();
// 獲取當前時間格式化字符串，把IP、時間，以及要發送的文本連接在一起
String time = String.format(" <====> %tF %<tT", new Date());
msg = localIp + time + "\n" + msg + "\n\n";
//發送數據報
socket.send(new DatagramPacket(msg.getBytes(),
msg.getBytes().length,
InetAddress.getByName("235.235.235.235"),
55555));
}
}
} 通過上面的程序，我們發現，MulticastSocket類的使用和DatagramSocket類基本相同，只是多了一步加入組：joinGroup()，所有加入這個組的主機都將會收到信息。
接下來我們使用Swing為這個程序制作一個界面，讓用戶操作起來更加方便。
這個程序我們制作了兩個類：
1). ChatFrame：這個類繼承自JFrame，實現了界面的顯示、布局等相關功能。
2). SocketChat：這個類繼承自ChatFrame，加入了MulticastSocket的連接、信息發送和接收。
package com.heima.se.chat;
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.net.InetAddress;
public abstract class ChatFrame extends JFrame {
private JTextArea receiveArea = new JTextArea();//接收文本框，用來顯示服務器發送過來的文本
private JTextArea sendArea = new JTextArea();//發送文本框，用來顯示當前用戶要發送的文本
private JButton sendBtn = new JButton("SEND");//發送按鍵
public ChatFrame() {
this.initFrame();//初始化窗口
this.initComponent();//初始化組件
this.initListener();//初始化監聽器
this.receive();//開啟監聽服務器線程，把接收到的文本顯示在receiveArea中
}
// 初始化監聽器
private void initListener() {
// 給發送按鍵添加監聽器，當被點擊時調用send()方法
sendBtn.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent evt) {
send();
}
});
// 給發送文本框添加鍵盤監聽器，當按下Ctrl+ENTER時調用send()方法
sendArea.addKeyListener(new KeyAdapter() {
public void keyPressed(KeyEvent e) {
if(e.isControlDown()) {
if(e.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ENTER) {
send();
}
}
}
});
}
// 子類需要重寫本方法
// 在本方法中使用socket實現消息發送
public abstract void sendText(String text);
// 子類需要重寫本方法
// 在本方法中啟動監聽服務器線程，調用本類receiveText(String)把接收到的文本顯示出來
public abstract void receive();
// 本方法用來發送文本
public void send() {
// 如果發送文本框中沒有文本，彈出警告對話框
if(sendArea.getText().equals("")) {
javax.swing.JOptionPane.showMessageDialog(this, "空文本不能發送！");
sendArea.requestFocus();// 把光標歸還給發送文本框
return;
}
// 調用子類的方法完成文本發送
sendText(sendArea.getText());
// 把發送文本框內容清空
sendArea.setText(null);
}
// 本方法完成接收服務器消息的后續工作-在文本框中顯示服務器消息，子類的receive()方法在接收服務器消息后可以調用本方法
public void receiveText(String text) {
receiveArea.append(text);//把接收到的消息添加到文本框中
// 設置光標位置到最后，如果不設置滾動條不動
receiveArea.setCaretPosition(receiveArea.getText().length());
}
// 初始化組件
private void initComponent() {
// 使用接收文本框創建滾動窗口(把文本框添加到了滾動窗口中)，總是顯示縱向滾動條，永不顯示橫向滾動條
JScrollPane sp1 = new JScrollPane(receiveArea, JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYS,
JScrollPane.HORIZONTAL_SCROLLBAR_NEVER);
// 設置滾動窗口大小、位置、無邊框；并把滾動窗口添加到主窗口中
sp1.setSize(606, 350);
sp1.setLocation(14, 20);
sp1.setBorder(null);
this.add(sp1);
// 設置接收文本框背景色、不可編輯、自動換行
receiveArea.setBackground(new Color(238, 238, 238));
receiveArea.setEditable(false);
receiveArea.setLineWrap(true);
// 創建發送文本框的滾動窗口，設置自動換行、大小、位置，然后添加到主窗口中
JScrollPane sp2 = new JScrollPane(sendArea, JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYS,
JScrollPane.HORIZONTAL_SCROLLBAR_NEVER);
sendArea.setLineWrap(true);
sp2.setSize(606, 145);
sp2.setLocation(14, 400);
this.add(sp2);
// 設置發送按鍵的大小、位置，并添加到主窗口中
sendBtn.setSize(68, 21);
sendBtn.setLocation(553, 560);
this.add(sendBtn);
// 設置主窗口的標題為當前IP地址
try {
this.setTitle(InetAddress.getLocalHost().getHostAddress());
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
// 初始化主窗口
private void initFrame() {
// 設置主窗口的大小、布局管理器為空、背景色、位置、大小不可改變
this.setSize(640, 620);
this.setLayout(null);
this.setBackground(new Color(246, 246, 247));
this.setLocation(350, 50);
this.setResizable(false);
// 設置主窗口的“X”按鈕點擊后結束程序
this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
}
// 顯示主窗口方法
public void setVisible(boolean b) {
super.setVisible(b);//調用父類的顯示方法
sendArea.requestFocus();//讓發送文本框得到焦點
}
} 這個類中定義了很多抽象方法，這些抽象方法由子類實現。
package com.heima.se.chat;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
import java.util.Date;
/**
* 本類繼承了ChatFrame，ChatFrame實現了GUI顯示
* 本類負責使用MulticastSocket完成群聊的發送消息與接收消息
*/
public class SocketChat extends ChatFrame {
private MulticastSocket socket;//群組Socket
public SocketChat() throws IOException {
socket = new MulticastSocket(54321);//創建群組Socket，綁定54321端口
//加入虛擬IP：235.235.235.235指定的群組中。虛擬IP范圍是：224.0.0.1 和 239.255.255.255
//加入群組后，就可以接收群組的消息，也可以向群組發送消息了
socket.joinGroup(InetAddress.getByName("235.235.235.235"));
}
// 發送消息方法
public void sendText(String text) {
try {
// 獲取IP地址
String ip = InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();
// 獲取當前時間格式化字符串
String time = String.format(" <====> %tF %<tT", new Date());
// 把IP、時間，以及要發送的文本連接在一起
text = ip + time + "\n" + text + "\n\n";
// 把文本轉換成字節數組
byte[] buff = text.getBytes();
// 使用socket向群組發送，socket的send()方法需要兩個參數：DatagramPacket、端口號
// DatagramPacket表示數據包，創建它需要三個參數：數據包的內容、數據包的字節數、要發送的IP地址
socket.send(new DatagramPacket(buff, buff.length, InetAddress.getByName("235.235.235.235"), 54321));
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 本方法用來接收群組發送過來的消息
public void receive() {
// 創建監聽群組消息的線程，并啟動它
new Thread() {
public void run() {
// 循環監聽
while(true) {
try {
// 創建數據包的字節數組，大小為1KB
byte[] buff = new byte[1024];
// 創建數據包
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buff, buff.length);
// 接收群組發送過來的消息到數據包中
// 本方法會阻塞當前線程，直到接收到消息為止
socket.receive(dp);
// 把接收到的消息轉換成字符串
String text = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
// 調用父類的方法完成顯示
receiveText(text);
} catch(Exception e) {}
}
}
}.start();
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
SocketChat sc = new SocketChat();
sc.setVisible(true);
}
} 這個類使用MulticastSocket，使用端口：54321，組播地址：235.235.235.235。當用戶在界面按下send按鈕時，會觸發sendText()方法發送數據;receive()方法用于使用線程接收數據，它是在父類的構造方法中被觸發啟動，啟動后，使用無限循環進行信息的接收。
這篇文章我們使用MulticastSocket類實現了組播功能，并使用Swing和MulticastSocket制作了一個基于UDP的群聊聊天室，希望大家能夠通過本篇文章了解MulticastSocket類的使用，有興趣的朋友可以基于這個程序，為它添加更多的功能，例如：文件的發送、接收;表情圖片的發送、接收等等。后面我還會為大家帶來更多更實用的程序，期待大家來圍觀哦!謝謝大家!!
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