前言
很久沒更新技術(shù)文章了，先更新一篇對于UDP多播研究的文章。
UDP廣播與多播
在之前學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程時(shí)，了解到了TCP網(wǎng)絡(luò)以及UDP網(wǎng)絡(luò)，TCP是需要進(jìn)行三次握手的可靠網(wǎng)絡(luò)，而UDP則是不可靠的傳輸方式。但是不可靠并不意味著UDP就是沒有用的傳輸方式，例如騰訊的QQ客戶端傳輸以及一些網(wǎng)絡(luò)游戲中的數(shù)據(jù)傳輸都是用了UDP協(xié)議。因?yàn)椴恍枰⑦B接，客戶端可以直接向服務(wù)器發(fā)送信息，客戶端只需要給出服務(wù)器的IP地址以及端口號，然后將信息封裝到報(bào)文當(dāng)中，就不需要再管其他，不像TCP那樣需要等待服務(wù)器返回報(bào)文。服務(wù)器可能不存在或者能否收到相應(yīng)的報(bào)文，UDP協(xié)議中客戶端根本不用管。
之前學(xué)習(xí)了UDP實(shí)踐過一對一的單播程序，但是鮮有接觸一對多的服務(wù)：廣播（broadcast）、多播（multicast）。經(jīng)過查閱相關(guān)資料以及研究，發(fā)現(xiàn)廣播中網(wǎng)絡(luò)中所有主機(jī)都會接受一份數(shù)據(jù)副本，而多播只會發(fā)送到一個(gè)多播地址，由地址轉(zhuǎn)發(fā)給需要接受該數(shù)據(jù)的主機(jī)。
UDP廣播
UDP廣播與單播的最大區(qū)別在于IP地址不同，廣播使用的預(yù)留的255.255.255.255地址，通過這一廣播地址消息會被發(fā)送到該網(wǎng)絡(luò)上的所有網(wǎng)絡(luò)主機(jī)上。并且通過查閱資料，其實(shí)廣播地址分為以下四種：
- 有限廣播，有限廣播的地址設(shè)為255.255.255.255。并且使用了該廣播地址的是不會被路由器轉(zhuǎn)發(fā)的，因?yàn)槿绻酚善鬓D(zhuǎn)發(fā)了廣播信息，那么網(wǎng)絡(luò)上的所有器都會進(jìn)行鏈?zhǔn)絺鞑ィl(fā)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。在指定給本地網(wǎng)絡(luò)的廣播數(shù)據(jù)包時(shí)，目的地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識部分和主機(jī)標(biāo)識部分全都是1(255.255.255.255)。在任何情況下，路由器都不轉(zhuǎn)發(fā)目的地址為有限廣播地址的數(shù)據(jù)報(bào)，這樣的數(shù)據(jù)報(bào)僅出現(xiàn)在本地網(wǎng)絡(luò)中
- 非定向廣播,這種地址的形式為“netid.255.255.255。”如126.255.255.255。網(wǎng)絡(luò)使用非定向廣播向特定網(wǎng)段上的所有主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包!
- 子網(wǎng)定向廣播,在劃分為子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，子網(wǎng)定向廣播地址限于表示特定子網(wǎng)上的主機(jī)。
- 全部子網(wǎng)定向廣播,在劃分為子網(wǎng)的internet網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以使用全部子網(wǎng)定向廣播地址向所有子網(wǎng)的主機(jī)發(fā)送廣播消息。這一類型的地址現(xiàn)在已經(jīng)基本不使用了，而由D類組播地址所取代 。
我理解的是廣播多應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)游戲中處于同一本地網(wǎng)絡(luò)客戶端之間的信息交流，意思就是游戲中常用的大喇叭、或者是對所有人說話，但是還是需要指定主機(jī)的端口號，不可能主機(jī)的所有端口都會監(jiān)聽。
UDP多播
多播和廣播類似，指定接受者的端口號，并且地址范圍是224.0.0.0至239.255.255.255，由于其和廣播類似，接下來例子就以UDP多播來實(shí)現(xiàn)Android平臺上的發(fā)送與接收。
經(jīng)過研究與查閱資料，發(fā)現(xiàn)Java上實(shí)現(xiàn)多播需要用到MulticastSocket類，其實(shí)該類就是DatagramSocket的子類，在使用時(shí)除了多播自己的一些特性外，把它當(dāng)做DatagramSocket類使用就可以了。
首先是利用多播發(fā)送數(shù)據(jù)：
public class MultiCastClientActivity extends AppCompatActivity {
private static final String TAG = "MultiCastClientActivity";
private MulticastSocket mSocket;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_multi_cast_client);
startService(new Intent(this, MultiCastService.class));
startService(new Intent(this, MulticastServiceB.class));
try {
mSocket = new MulticastSocket(UDPConstant.PORT);
mSocket.setTimeToLive(UDPConstant.TTLTIME);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void sendMulticast(View view) {
new SendThread().start();
}
private class SendThread extends Thread {
@Override
public void run() {
DatagramPacket datagramPacket = null;
byte[] data = "hello world!".getBytes();
try {
InetAddress address = InetAddress.getByName(UDPConstant.IP_ADDRESS);
if (!address.isMulticastAddress()) {
throw new NoMulticastException();
}
datagramPacket = new DatagramPacket(data, data.length, address, UDPConstant.PORT);
mSocket.send(datagramPacket);
// mSocket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
大概步驟是：
- 建立多播的socket
- 設(shè)置端口以及TTL（避免延時(shí)導(dǎo)致等待循環(huán)）
- 當(dāng)需要發(fā)送的packet時(shí)，建立一個(gè)DatagramPacket并且設(shè)置好相應(yīng)的多播地址以及數(shù)據(jù)，然后利用socket進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)。
我在這里建立了兩個(gè)Service充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)，就拿其中一個(gè)service拿演示：
public class MultiCastService extends Service {
private static final String TAG = "MultiCastService";
private MulticastSocket mSocket;
private InetAddress mAddress;
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
try {
mAddress = InetAddress.getByName(UDPConstant.IP_ADDRESS);
if (!mAddress.isMulticastAddress()) {
throw new NoMulticastException();
}
mSocket = new MulticastSocket(UDPConstant.PORT);
mSocket.setTimeToLive(UDPConstant.TTLTIME);
mSocket.joinGroup(mAddress);
new WorkThread().start();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Nullable
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
return null;
}
private class WorkThread extends Thread {
@Override
public void run() {
byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(buffer, 1024);
while (true) {
try {
mSocket.receive(datagramPacket);
String result = new String(buffer,0,datagramPacket.getLength());
Log.i(TAG, "run: " + result);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
基本流程如下：
- 同樣是建立一個(gè)MulticastSocket來進(jìn)行監(jiān)聽
- 然后讓其加入到多播網(wǎng)段組當(dāng)中。
- 讓其開啟對packet的監(jiān)聽，當(dāng)接收到多播時(shí)，便可拿到數(shù)據(jù)并打印出來。
當(dāng)觸發(fā)發(fā)送事件時(shí)，得到的結(jié)論與預(yù)期是一致的，結(jié)果如下：
02-11 11:42:36.811 24526-24565/com.nickming.tcpudpdemo I/MulticastServiceB: run: hello world!
02-11 11:42:36.811 24526-24564/com.nickming.tcpudpdemo I/MultiCastService: run: hello world!
兩個(gè)service都能夠收到相應(yīng)的發(fā)送的數(shù)據(jù)。證明這個(gè)多播的方案是可行的，由于多播具有廣播所有的優(yōu)點(diǎn)，并且使用起來更方便，所以UDP多播作為Android上的數(shù)據(jù)傳輸還是很方便的。
需要說到的是廣播的話只需要將其中的地址改為255.255.255.255便可改為廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)。
小結(jié)
利用UDP多播，我們可以輕松的在Android平臺上實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)的文件傳輸、視頻聊天、廣播聊天等功能。例如像實(shí)現(xiàn)IPC通信，在同一局域網(wǎng)的環(huán)境下就可以利用TCP或者UDP來實(shí)現(xiàn)，比用AIDL等方式要方便些。還有系統(tǒng)里面也有一些功能也是利用多播實(shí)現(xiàn)的，例如像WifiManager.MulticastLock就可以發(fā)送packet來改變wifi的狀態(tài)。總而言之，UDP多播在Android平臺上還是有很多用途的。
