四十二、网络编程（上）——IP、端口与 UDP 编程

想让两台电脑互相传数据？想自己写个聊天工具？

网络编程听起来高大上，其实核心就三件事：IP 地址 + 端口号 + 协议 ！📡

上篇先把网络基础和 UDP 协议吃透，手写聊天程序、广播和组播！

一、网络编程三要素 🔑

1.1 计算机网络是什么

实现不同地理位置、不同主机之间的数据交流，让多台计算机形成一个互联的系统。

1.2 核心三要素

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地址（IP）        → 定位哪台电脑 📍
   ↓
端口号（Port）   → 定位哪个程序 🚪
   ↓
协议（Protocol） → 双方遵守的通信规则 📜

要素	作用	示例
IP 地址 📍	唯一标识一台主机	`192.168.1.100`
端口号 🚪	标识主机上的应用程序	`8080` / `3306`
协议 📜	规定数据格式和传输规则	TCP / UDP

二、IP 地址------主机的「身份证」📍

2.1 IPv4 vs IPv6 对比

对比项	IPv4	IPv6
格式	4组十进制（0~255）	8组十六进制（每组4位）
示例	`192.168.1.100`	`2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334`
长度	32位（约43亿个）	128位（沙子都能分到IP！）
现状	已经不够用了 ⚠️	未来主流 ✅

2.2 IPv4 地址规则

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格式：A.B.C.D（每组0~255）

前三个数字：子网编号（同一局域网）
最后一个数字：主机编号（同一子网内唯一）

特殊地址：
  🏠 127.0.0.1 → 本机回环地址（localhost）
  📡 255.255.255.255 → 广播地址
  🏠 0 → 当前子网编号

2.3 InetAddress 类------Java 中的 IP 对象 📖

核心概念 ：InetAddress 在 java.net 包中，没有公共构造方法，通过静态方法获取对象。

方法	功能
`getLocalHost()`	获取本机 IP 对象
`getByName(String host)`	根据主机名或 IP 字符串获取
`getHostName()`	获取主机名
`getHostAddress()`	获取 IP 地址字符串

java 复制代码

import java.net.InetAddress;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 获取本机 IP 对象
        InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println("本机主机名：" + local.getHostName());
        System.out.println("本机IP：" + local.getHostAddress());

        // 2. 根据主机名获取（局域网内）
        InetAddress remote = InetAddress.getByName("YR190814-KJQI");
        System.out.println("远程主机：" + remote);

        // 3. 根据 IP 地址获取
        InetAddress byIp = InetAddress.getByName("192.168.26.23");
        System.out.println("根据IP获取：" + byIp);

        // 4. DNS 解析：根据域名获取 IP
        InetAddress baidu = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
        System.out.println("百度：" + baidu);
    }
}

💡 命令行：ipconfig -all 查看本机所有 IP 配置！

三、端口号------程序的「门牌号」🚪

3.1 端口号规则

范围：0 ~ 65535（2个字节，2^16）
0~1023：系统保留端口，不建议使用 ⚠️
1024~49151：注册端口，可以自定义使用 ✅
49152~65535：动态端口，系统临时分配

3.2 常见默认端口

程序	端口号	说明
HTTP	80	默认不写端口就是 80
HTTPS	443	加密 HTTP
MySQL	3306	数据库默认端口
Tomcat	8080	Java Web 服务器
Oracle	1521	Oracle 数据库

3.3 ⚠️ 端口冲突

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同一台电脑上，两个程序不能使用同一个端口！
程序A 用了 8888 → 程序B 再用 8888 → 报错：端口已被占用！

解决：换端口号或关闭占用程序。

四、协议------通信的「交通规则」📜

4.1 TCP/IP 协议簇

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应用层    HTTP、HTTPS、FTP     ← 我们主要学这里 📋
  ↓
传输层    TCP、UDP            ← 两种传输协议
  ↓
网络层    IP、ICMP
  ↓
物理层    网线、光纤、WiFi     ← 硬件设备

4.2 UDP vs TCP 核心对比 💼

对比项	UDP	TCP
连接性	无连接 ❌	面向连接 ✅
可靠性	不可靠（可能丢包）	可靠（确认机制）✅
效率	高 ✅	低
类比	发短信、寄信 📮	打电话 ☎️
场景	视频流、DNS、广播	网页、文件下载、聊天
Java 类	`DatagramSocket`	`Socket` / `ServerSocket`

五、UDP 编程------无连接的「快递员」📮

5.1 UDP 特点

无连接：发送前不用确认接收端是否准备好
不可靠：可能丢包，不保证送达
效率高：没有握手和确认开销
两端平等 ：发送端和接收端都是 DatagramSocket

5.2 核心类

类名	作用
`DatagramSocket`	UDP 套接字，既能发也能收
`DatagramPacket`	数据包，封装要发送/接收的数据

5.3 DatagramSocket

构造方法	说明
`DatagramSocket()`	创建发送端，端口随机
`DatagramSocket(int port)`	创建接收端，指定端口

成员方法	说明
`send(DatagramPacket p)`	发送数据包
`receive(DatagramPacket p)`	接收数据包（阻塞）

5.4 DatagramPacket ------ 数据的「快递盒」📦

发送用的构造：

java 复制代码

DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
// buf:     要发送的数据（字节数组）
// length:  要发送的长度
// address: 目标 IP 地址
// port:    目标端口号

接收用的构造：

java 复制代码

DatagramPacket(byte[] buf, int length)
// buf:    接收数据的缓冲区
// length: 接收数据的最大长度

5.5 UDP 发送端代码

java 复制代码

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDP_Sender {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 创建发送端套接字（端口随机）
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        // 2. 准备要发送的数据
        String msg = "江总，开房啊！";
        byte[] data = msg.getBytes();

        // 3. 封装数据包（指定目标地址+端口）
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(
            data, data.length,
            InetAddress.getByName("192.168.26.23"), 6666
        );

        // 4. 发送数据
        ds.send(dp);
        System.out.println("发送完成！📮");

        // 5. 关闭资源
        ds.close();
    }
}

5.6 UDP 接收端代码

java 复制代码

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class UDP_Receiver {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("接收端启动，等待数据...📩");

        // 1. 创建接收端套接字，指定监听端口
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(6666);

        // 2. 准备接收缓冲区
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);

        // 3. 接收数据（阻塞，直到收到数据）
        ds.receive(dp);

        // 4. 解析数据
        String msg = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
        System.out.println("收到消息：" + msg);

        // 5. 关闭
        ds.close();
    }
}

5.7 ⚠️ UDP 注意点

接收端必须先启动！虽然无连接，但没人监听就丢包了
receive() 方法阻塞，直到收到数据
发送端端口随机，接收端端口必须指定
数据最大长度：65,507 字节

六、UDP 聊天小程序 💬

6.1 发送端（带键盘录入 + 收回复）

java 复制代码

import java.net.*;
import java.util.Scanner;

public class UDP_ChatSender {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        while (true) {
            System.out.print("请输入（exit退出）：");
            String msg = sc.next();

            // 发送消息
            byte[] data = msg.getBytes();
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(
                data, data.length,
                InetAddress.getLocalHost(), 9000
            );
            ds.send(dp);

            if ("exit".equalsIgnoreCase(msg)) {
                System.out.println("发送端退出！👋");
                break;
            }

            // 接收对方回复
            byte[] buf = new byte[1024];
            dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
            ds.receive(dp);
            System.out.println("对方回复：" + new String(buf, 0, dp.getLength()));
        }
        ds.close();
    }
}

6.2 接收端（收消息 + 回复）

java 复制代码

import java.net.*;
import java.util.Scanner;

public class UDP_ChatReceiver {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9000);
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("接收端启动，等待聊天...💬");

        while (true) {
            // 接收消息
            byte[] buf = new byte[1024];
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
            ds.receive(dp);
            String msg = new String(buf, 0, dp.getLength());
            System.out.println("收到：" + msg);

            if ("exit".equalsIgnoreCase(msg)) {
                System.out.println("接收端退出！👋");
                break;
            }

            // 回复消息
            System.out.print("请输入回复：");
            String reply = sc.next();
            byte[] replyData = reply.getBytes();
            DatagramPacket replyPacket = new DatagramPacket(
                replyData, replyData.length,
                dp.getAddress(), dp.getPort()  // 从收到的包中获取发送方地址
            );
            ds.send(replyPacket);
        }
        ds.close();
    }
}

七、UDP 广播 📡

7.1 什么是广播

向子网内所有主机 发送数据，广播地址必须是 255.255.255.255。

7.2 广播发送端

java 复制代码

import java.net.*;

public class UDP_BroadcastSender {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String msg = "江总真帅！";
        byte[] data = msg.getBytes();

        // ⚠️ 广播地址：255.255.255.255
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(
            data, data.length,
            InetAddress.getByName("255.255.255.255"), 9999
        );

        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        ds.send(dp);
        ds.close();
        System.out.println("广播发送完成！📡");
    }
}

7.3 广播接收端

java 复制代码

import java.net.*;

public class UDP_BroadcastReceiver {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9999);
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);

        ds.receive(dp);
        System.out.println("收到广播：" + new String(buf, 0, dp.getLength()));
        ds.close();
    }
}

八、UDP 组播 📡

8.1 什么是组播

向特定组 的主机发送数据，只有加入该组的成员才能收到（订阅模式）。

组播地址范围 ：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255

8.2 组播发送端

java 复制代码

import java.net.*;

public class UDP_MulticastSender {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String msg = "天成，也很帅！";
        byte[] data = msg.getBytes();

        // 组播地址（必须在 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255）
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(
            data, data.length,
            InetAddress.getByName("225.0.0.10"), 8888
        );

        // 发送端用 MulticastSocket（和普通 UDP 一样）
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket();
        ms.send(dp);
        ms.close();
        System.out.println("组播发送完成！📡");
    }
}

8.3 组播接收端（需加入组）

java 复制代码

import java.net.*;

public class UDP_MulticastReceiver {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MulticastSocket ms = new MulticastSocket(8888);

        // ⚠️ 关键：加入组播组！
        InetAddress group = InetAddress.getByName("225.0.0.10");
        ms.joinGroup(group);

        // 接收数据
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        ms.receive(dp);
        System.out.println("收到组播：" + new String(buf, 0, dp.getLength()));

        ms.close();
    }
}

8.4 💡 广播 vs 组播

对比项	广播	组播
地址	`255.255.255.255`	`224.0.0.0 ~ 239.255.255.255`
接收者	子网内所有主机	只有加入组的成员
Java 类	`DatagramSocket`	`MulticastSocket`
类比	大喇叭喊话 📢	微信群发消息 📱

本篇总结 📝

网络三要素 🔑：IP 地址（定位主机）+ 端口号（定位程序）+ 协议（通信规则）
IP 地址 📍：IPv4（43亿个）vs IPv6（沙子都能分到），InetAddress 类获取
端口号 🚪：0~65535，1024+ 可自定义，常见端口要记（80/3306/8080）
UDP 协议 📮：无连接、不可靠、效率高，DatagramSocket + DatagramPacket
UDP 编程 📮：发送端端口随机、接收端端口固定、receive() 阻塞
UDP 聊天 💬：死循环 + 键盘录入 + receive 收回复
广播 📡：地址 255.255.255.255，子网内所有主机都能收到
组播 📡：地址 224.x.x.x，需要 joinGroup() 加入组才能收到

🚀 下一篇预告：《四十三、网络编程（下）------TCP 编程与 HTTP 入门》------ 三次握手、文件上传、多线程并发服务器，理解网页背后的 HTTP 原理！

作者：书源丶
发布平台：CSDN