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Java网络编程(十六):单播、广播、组播

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一、通信方式分类

在当前的网络通信中有三种通信模式:单播、广播和多播(组播),其中多播出现时间最晚,同时具备单播和广播的优点。

  • 单播:单台主机与单台主机之间的通信
  • 广播:当台主机与网络中的所有主机通信
  • 多播:当台主机与选定的一组主机的通信

二、单播

单播是网络通信中最常见的,网络节点之间的通信 就好像是人们之间的对话一样。如果一个人对另外一个人说话,

那么用网络技术的术语来描述就是“单播”,此时信息的接收和传递只在两个节点之间进行。

1、单播的优点:

(1)、服务器以及响应客户端的请求;

(2)、服务器能针对每个客户端的不同请求发送不同的响应,容易显示个性化服务;

2、单播的缺点:

服务器针对每个客户机发送数据流,服务器流量=客户机数量×客户机流量;在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负;

3、应用场景:

单播在网络中得到了广泛的应用,网络上绝大部分的数据都 是以单播的形式传输的。例如:收发电子邮件、游览网页时,必须与邮件服务器、网站服务器建立连接,此时使用的就是单播通信方式;

三、广播

“广播”可以比方为:一个人通过广播喇叭对在场的全体说话(他才不管你是否乐意听)。换句话说: 广播是一台主机对某一个网络上的所有主机发送数据报包。这个网络可能是网络,也可能是子网,还有可能是所有子网。

广播有两类:本地广播和定向广播

  • 定向广播:将数据报包发送到本网络之外的特定网络的所有主机,然而,由于互联网上的大部分路由器都不转发定向广播消息,所以这里不深入介绍了
  • 本地广播:将数据报包发送到本地网络的所有主机,IPv4的本地广播地址为“255.255.255.255”,路由器不会转发此广播;

1、广播的优点:

(1)、通信的效率高,信息一下子就可以传递到某一个网络上的所有主机。

(2)、由于服务器不用向每个客户端单独发送数据,所以服务器流量比较负载低;

2、广播的缺点:

(1)、非常占用网络的带宽;

(2)、缺乏针对性,也不管主机是否真的需要接收该数据, 就强制的接收数据;

3、应用场景:

(1)、有线电视就是典型的广播型网络

Java广播示例:

客户端发送程序

//发送端程序
public class BroadcastTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //广播的实现 :由客户端发出广播,服务器端接收
        String host = "255.255.255.255";//广播地址
        int port = 9999;//广播的目的端口
        String message = "test";//用于发送的字符串
        try
        {
            InetAddress adds = InetAddress.getByName(host);
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(message.getBytes(),message.length(), adds, port);
            ds.send(dp);
            ds.close();
        } 
        catch (Exception e) 
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服务器端接收程序

//服务器端接收程序
public class BroadcastServer
{
     public static void main(String[] args) 
     {
            int port = 9999;//开启监听的端口
            DatagramSocket ds = null;
            DatagramPacket dp = null;
            byte[] buf = new byte[1024];//存储发来的消息
            StringBuffer sbuf = new StringBuffer();
            try 
            {
                //绑定端口的
                ds = new DatagramSocket(port);
                dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
                System.out.println("监听广播端口打开:");
                ds.receive(dp);
                ds.close();
                int i;
                for(i=0;i<1024;i++)
                {
                    if(buf[i] == 0)
                    {
                        break;
                    }
                    sbuf.append((char) buf[i]);
                }           
                System.out.println("收到广播消息:" + sbuf.toString());
            }
            catch (Exception e) 
            {
                e.printStackTrace();
            } 
        }
}

四、多播(组播)

”组播“可以比方为:你对着大街喊:”是男人的来一下,一人发一百块”,那么男的过来,女就不会过来,因为没有钱发她不理你(组播:其中所有的男生就是一个组),换句话说: 组播是一台主机向指定的一组主机发送数据报包,因为如果采用单播方式,逐个节点传输,有多少个目标节点,就会有多少次传送过程,这种方式显然效率极低,是不可取的;如果采用不区分目标、全部发送的广播方式,虽然一次可以传送完数据,但是显然达不到区分特定数据接收对象的目的,又会占用网络带宽。采用组播方式,既可以实现一次传送所

有目标节点的数据,也可以达到只对特定对象传送数据的目的。

IP网络的组播一般通过组播IP地址来实现。组播IP地址就是D类IP地址,即224.0.0.0至239.255.255.255之间的IP地址。

1、组播的优点:

(1)、具备广播所具备的所有优点;

(2)、与单播相比,提供了发送数据报包的效率,与广播相比,减少了网络流量;

2、组播的缺点:

(1)、与单播协议相比没有纠错机制,发生丢包错包后难以弥补,但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补;

组播的简单示例:

客户端发送消息

//发送端程序
public class SendUdp
{
    public static void main(String[] args) throws IOException
    {
        MulticastSocket ms=null; 
        DatagramPacket dataPacket = null; 
        ms = new MulticastSocket();
        ms.setTimeToLive(32);  
        //将本机的IP(这里可以写动态获取的IP)地址放到数据包里,其实server端接收到数据包后也能获取到发包方的IP的  
         byte[] data = "组播 测试".getBytes();   
         InetAddress address = InetAddress.getByName("239.0.0.255");   
         dataPacket = new DatagramPacket(data, data.length, address,8899);  
         ms.send(dataPacket);  
         ms.close();   
    }
}

服务器端接收程序:

//服务器端程序
public class TestMain
{
    private static MulticastSocket ds;  
    static String multicastHost="239.0.0.255";  
    static InetAddress receiveAddress; 
    public static void main(String[] args) throws IOException
    {
        ds = new MulticastSocket(8899);  
        receiveAddress=InetAddress.getByName(multicastHost);  
        ds.joinGroup(receiveAddress);  
        new Thread(new udpRunnable(ds)).start();  
    }
}
    class udpRunnable implements Runnable
    {
        MulticastSocket ds;
        public udpRunnable(MulticastSocket ds)
        {
            this.ds=ds;
        }
        public void run()
        {
             byte buf[] = new byte[1024];  
             DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, 1024);  
             while (true) 
             {  
                    try
                    {  
                        ds.receive(dp);  
                        System.out.println("receive client message : "+new String(buf, 0, dp.getLength()));  
                    } 
                    catch (Exception e) 
                    {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                }  
            
        }
}

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