一步一步写简易版飞鸽传书（二）

通信类 ComUtil 的设计

一、前言

在本篇中，我们将介绍通信类的设计。这个类实现了发送、接收字符消息的方法，分别分为私聊消息和公聊消息。公聊就类似于QQ群聊一样，所有登录用户都能看到，而私聊则是点开一个好友聊天窗口，只能聊天双方才能看到。我们暂时把这个类叫做 ComUtil 。

二、UDP协议

首先，我们来介绍下UDP协议（这部分内容摘自李刚《疯狂java讲义》第三版P798  17.4基于UDP协议的网络编程）。

 

UDP协议是一种不可靠的网络协议，它在通信实例的两端各建立一个Socket ，但这两个Socket之间并没有虚拟链路，这两个Socket只是发送、接收数据报的对象。Java提供了DatagramSocket对象作为基于UDP协议的Socket，使用DatagramPacket代表DatagramSocket发送、接收的数据。

 

下面来看看DatagramPacket的构造器：

①DatagramPacket(byte[] buf, int length) : 以一个空数组来创建DatagramPacket对象，该对象的作用是接收DatagramSocket中的数据。

②DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress addr, int port): 以一个包含数据的数组来创建DatagramPacket 对象，并且指定了IP地址和端口—决定了该数据报的目的地。

③DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length): 以一个空数组来创建DatagramPacket对象，并指定接收到的数据放入buf数组中时从offset开始，最多放length个字节。

④DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, InetAddress address, int port): 创建一个用于发送的DatagramPacket对象，指定发送buf数组中从offset开始，总共length个字节。

 

从以上的描述中我们可以总结出这么几点：第一，DatagramPacket 用来表示发送、接收的数据。第二，如果我们要发送数据，那么需要指定数据报的地址（IP和端口），那么就应该使用上面的②号和④号构造器。第三，如果我们要接收数据，那么无需指定地址，那么就可以使用上面的①号和③号构造器。

 

另外，我们用 DatagramSocket 的 send(DatagramPacket p) 和 receive(DatagramPacket p) 方法来发送和接收数据报。

 

三、多点广播和MulticastSocket

现在，我们还有一个待解决的问题是：如何实现公聊？可以想象，任何一个用户发送了一条公聊消息后，我们必须要把这条消息发送给所有的用户。通常的思路是，用一个集合来保存所有的登录用户，每当一个用户发送了一条公聊消息，就将该消息发送给这个集合中的所有用户。但是，我们要注意去及时刷新这个用户集合，因为不断会有用户下线。幸好，现在有更好的解决方案。Java为UDP协议提供了 MulticastSocket 类，这个类可以将数据报以广播的方式发送到多个客户端。这就是所谓的多点广播。

 

若要使用多点广播，则需要让一个数据报标有一组目标主机地址，当数据报发出后，整个组的所有主机都能收到该数据报。IP多点广播（或多点发送）实现了将单一信息发送到多个接收者的广播，其思想是设置一组特殊网络地址作为多点广播地址，每一个多点广播地址都被看做一个组，当客户端需要发送、接收广播信息时，加入该组即可。IP协议为多点广播提供了这批特殊的IP地址，这些IP地址的范围是 224.0.0.0 至 239.255.255.255 。（《疯狂java讲义》）

MulticastSocket  有三个构造器：

①MulticastSocket(): 使用本机默认地址、随机端口来创建

②MulticastSocket(int portNumber): 使用本机默认地址、指定端口来创建

③MulticastSocket(SocketAddress bindaddr): 使用本机指定IP地址、指定端口来创建

 

MulticastSocket  使用joinGroup(InetAddress multicastAddr) 方法加入指定组，使用leaveGroup(InetAddress multicastAddr) 方法脱离一个组。

 

四、ComUtil设计

ComUtil的源码如下，有几个地方稍微解释下。我们定义了一个multicastSocket， 同时定义了DatagramPacket broadOutPacket 用于发送广播消息，DatagramPacket broaInPacket 用于接收广播消息。在ComUtil的构造器中，实例化broadOutPacket 指定了IP和端口号，而broaInPacket 则没有。这符合我们之前总结的结论。

 

同样的，我们定义了DatagramSocket singleDatagramSocket ，用DatagramPacket singleOutPacket 发送私聊消息，用DatagramPacket singleInPacket 接收私聊消息。如果你细心你就会发现，在ComUtil的构造器中，我们实例化singleOutPacket 时并没有指定IP和端口，可是它是用来发送消息的啊，怎么没指定“目的地”呢。原来，我们在发送私聊消息方法 public void sendMsg(String msg, SocketAddress socketAddress)中，才指定了它的目的地。因为我们实际上是提前在ComUtil的构造器中实例化了singleOutPacket ，而这时，我们并不知道谁会使用这个singleOutPacket 发送消息给谁。

 

另外，我们定义了两个线程分别不断读取公聊消息和私聊消息。Main测试方法说明这个类可以工作。

package com.myipmsg.comutil;import java.io.IOException;import java.io.UnsupportedEncodingException;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;import java.net.InetAddress;import java.net.InetSocketAddress;import java.net.MulticastSocket;import java.net.SocketAddress;import java.net.UnknownHostException;/** * 通信类 * @author ThinkPad * */public class ComUtil {//字符编码private static final String CHARSET = "utf-8";//多点广播ipprivate static final String BROADCAST_IP = "230.0.0.1";//多点广播端口号private static final int    BROADCAST_PORT = 30000;//一次发送、接收数据包的长度private static final int DATA_LEN = 4096;//多点广播socketprivate MulticastSocket multicastSocket;//发送多点广播消息的DatagramPacketprivate DatagramPacket broadOutPacket;//接收多点广播消息的DatagramPacketprivate DatagramPacket broaInPacket;//私聊socketprivate DatagramSocket singleDatagramSocket;//发送私聊消息的DatagramPacketprivate DatagramPacket singleOutPacket;//接收私聊消息的DatagramPacketprivate DatagramPacket singleInPacket;//构造器public ComUtil(){try {//多点广播InetAddressInetAddress broadcastAddress = InetAddress.getByName(BROADCAST_IP);// 初始化多点广播multicastSocketmulticastSocket = new MulticastSocket(BROADCAST_PORT);//将multicastSocket加入指定的多点广播地址multicastSocket.joinGroup(broadcastAddress);//设置本multicastSocket发送的数据包被回送到自身multicastSocket.setLoopbackMode(false);//初始化broadOutPacketbroadOutPacket = new DatagramPacket(new byte[0], 0, broadcastAddress, BROADCAST_PORT);//初始化 broaInPacketbroaInPacket = new DatagramPacket(new byte[DATA_LEN], DATA_LEN);//初始化私聊socketsingleDatagramSocket = new DatagramSocket(BROADCAST_PORT+1);  //占用端口是多点广播端口号加1//初始化singleOutPacketsingleOutPacket = new DatagramPacket(new byte[0], 0);//初始化singleInPacketsingleInPacket = new DatagramPacket(new byte[DATA_LEN], DATA_LEN);//开启读取多点广播消息的线程new ReadBroard().start();    //开启读取私聊消息的线程new ReadSingle().start();} catch (UnknownHostException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}//广播消息public void broadMsg(String msg){byte[] msgByte;try {msgByte = msg.getBytes(CHARSET);broadOutPacket.setData(msg.getBytes(CHARSET));multicastSocket.send(broadOutPacket);} catch (UnsupportedEncodingException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}//不断读取多点广播消息的线程class ReadBroard extends Thread{public void run(){while(true){try {multicastSocket.receive(broaInPacket); System.out.println("接收到公聊消息="+ new String(broaInPacket.getData(), 0, broaInPacket.getLength(), CHARSET));} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}}/** * 发送私聊消息 * @param msg */public void sendMsg(String msg, SocketAddress socketAddress){try {singleOutPacket.setSocketAddress(socketAddress);singleOutPacket.setData(msg.getBytes(CHARSET));singleDatagramSocket.send(singleOutPacket);} catch (UnknownHostException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}//不断读取私聊消息的线程class ReadSingle extends Thread{public void run(){while(true){try {singleDatagramSocket.receive(singleInPacket);System.out.println("接收到私聊信息="+new String(singleInPacket.getData(), 0, singleInPacket.getLength(), CHARSET));} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}}public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubComUtil comUtil = new ComUtil();comUtil.broadMsg("loves");comUtil.sendMsg("this is a single msg1", new InetSocketAddress("127.0.0.1", BROADCAST_PORT+1));comUtil.sendMsg("this is a single msg2", new InetSocketAddress("127.0.0.1", BROADCAST_PORT+1));}}

所有代码可在此处下载：http://download.csdn.net/detail/zhutulang/9207885