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Qt之UDP編程

UDP概述

用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（User Data Protocol，UDP）是一種簡單輕量級、不可靠、面向數(shù)據(jù)報、無連接的傳輸層協(xié)議，可以應(yīng)用在可靠性不是十分重要的場合，如短消息、廣播信息等。

UDP主要特點

UDP的主要特點是： （1）UDP是無連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接，因此減少了開銷和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的時延； （2）UDP使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，因此主機不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表； （3）UDP是面向報文的。應(yīng)用層交給UDP多長的報文，UDP就照樣發(fā)送，即一次發(fā)送一個報文； （4）UDP沒有阻塞控制，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機的發(fā)送速率降低。很多的實時應(yīng)用要求源主機以恒定的發(fā)送速率發(fā)送數(shù)據(jù)，并且允許在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時丟失一些數(shù)據(jù)，單卻不允許數(shù)據(jù)有太大的時延； （5）UDP支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信； （6）UDP的首部開銷小，只有8個字節(jié)，比TCP的20個字節(jié)的首部要短。

UDP的應(yīng)用問題： （1）在使用沒有擁塞控制的UDP時，若很多的源主機同時都向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送高速率的實時數(shù)據(jù)時（例如，多臺主機同時高速率的廣播數(shù)據(jù)），網(wǎng)絡(luò)就有可能發(fā)生擁塞，結(jié)果大家都無法正常接收。因此，不使用擁塞控制功能的UDP有可能會引起網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生嚴重的擁塞問題； （2）有些應(yīng)用需要對UDP的不可靠傳輸進行適當(dāng)?shù)母倪M，以減少數(shù)據(jù)的丟失。例如采用前向糾錯或重傳已丟失的報文等方式。

UDP適用場景

UDP適合應(yīng)用的情況有以下幾種： （1）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)大多為短消息； （2）擁有大量客戶端； （3）對數(shù)據(jù)安全性無特殊要求； （4）網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)非常中，但對響應(yīng)速度要求高。

UDP編程

Qt之UDP單播

UDP單播沒有客戶端和服務(wù)器之分，因為從編程角度講，無論是客戶端和服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)初始化都是一樣的，分別為創(chuàng)建QUdpSocket對象，綁定套接字，收發(fā)消息。

單播實現(xiàn)

（1）新建SingletUDPServer項目，窗口采用Mainwindow，設(shè)計有消息框、消息發(fā)送按鈕，接收端口、地址，發(fā)送端口、地址等界面元素。Mainwindow.h聲明了3個槽函數(shù)，分別為消息發(fā)送函數(shù)：void on_pushButton_SendMsg_clicked()，網(wǎng)絡(luò)初始化函數(shù)：void on_pushButton_clicked()，接收客戶端消息函數(shù)：void onReadyRead()。 (2)構(gòu)造函數(shù)初始化了接收、發(fā)送地址和端口。 （3）網(wǎng)絡(luò)初始化，用于綁定套接字 （4）消息發(fā)送槽函數(shù)：實現(xiàn)了向另一端的數(shù)據(jù)發(fā)送，并將數(shù)據(jù)顯示到文本框內(nèi)。（突發(fā)奇想，略做了一個小功能，和微信一樣，發(fā)送的消息顯示在文本框的右側(cè)對齊；接收的消息顯示在文本框的左側(cè)對齊。） （5）消息接收函數(shù)

功能演示

為了測試UDP單播功能，上文編寫的UDP單播程序運行兩次，分別作為一個端，模擬端對端的數(shù)據(jù)收發(fā)。（備注：記得修改接收、發(fā)送端口號，端不要綁定相同端口）

Qt之UDP多播

UDP多播，我把它看作分布式，每個端點之間不存在耦合。若加入組播網(wǎng)，就可以和其他節(jié)點共享數(shù)據(jù)；退出組播就無法共享數(shù)據(jù)。

多播實現(xiàn)

（1）新建MulticastUDP項目，窗口采用Mainwindow，設(shè)計有消息框、消息發(fā)送按鈕，組播端口、地址，加入組播、退出組播等界面元素。Mainwindow.h聲明了6個槽函數(shù)，分別為加入組播函數(shù)：void on_pushButton_Join_clicked()，退出組播函數(shù)：void on_pushButton_Leave_clicked()，消息框清除函數(shù)：void on_pushButton_Clear_clicked(),窗口關(guān)閉函數(shù)：void on_pushButton_Clear_clicked()，消息發(fā)送函數(shù)：void on_pushButton_SendMsg_clicked()，接收客戶端消息函數(shù)：void onReadyRead()。 （2）設(shè)置組播 （3）綁定組播端口，加入組播 （4）退出組播 （5）發(fā)送組播消息 （6）接收組播消息

功能演示

Qt之UDP廣播

Qt之UDP廣播：服務(wù)端負責(zé)以計時器廣播發(fā)送數(shù)據(jù)；客戶端負責(zé)接收數(shù)據(jù),并實時匯報收到的消息條數(shù)。

服務(wù)端實現(xiàn)

（1）新建BroadcastUDPServer項目，窗口采用Mainwindow，設(shè)計有消息框、消息發(fā)送按鈕，廣播端口、地址，接收端口、地址等界面元素。Mainwindow.h聲明了3個槽函數(shù)，分別為消息發(fā)送函數(shù)：void on_pushButton_SendMsg_clicked()，定時器函數(shù)void onTimeout()，接收客戶端消息函數(shù)：void onReadyRead()。 （2）構(gòu)造函數(shù)，初始化網(wǎng)絡(luò)，用端口35533接收客戶端消息。 （3）消息發(fā)送槽函數(shù)，實現(xiàn)計時器打開、關(guān)閉功能。 （4）計時器槽函數(shù)，實現(xiàn)消息廣播功能。QHostAddress::Broadcast來表示廣播地址，它等價于QHostAddress(“255.255.255.255”)。對于端口號是可以隨意指定的，但一般建議使用1024以上的端口號，因為1024以下的端口號通常用于保留端口號，端口號最大為65535。廣播端口需要與客戶端綁定端口一致，否則無法傳送數(shù)據(jù)。 （5）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收槽函數(shù)，實現(xiàn)對客戶端數(shù)據(jù)的接收功能。peerAddress代表客戶端的地址，peerPort代表客戶端的端口。

客戶端實現(xiàn)

（1）客戶端接收網(wǎng)絡(luò)中的廣播數(shù)據(jù)，并向服務(wù)端發(fā)送接收條數(shù)信息，共包含接收槽函數(shù)：void on_pushButton_Receive_clicked()，廣播數(shù)據(jù)接收槽函數(shù)：void onReadyRead()。 （2）接收槽函數(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端口綁定功能。 （3）網(wǎng)絡(luò)接收槽函數(shù)，實現(xiàn)廣播數(shù)據(jù)的接收和接收條數(shù)的發(fā)送功能。

功能演示

分別運行UDP廣播服務(wù)器和UDP客戶端程序?？蛻舳私邮斩丝谠O(shè)置為35544，服務(wù)器端口設(shè)置為35533，點擊開始，等待服務(wù)器廣播數(shù)據(jù)；服務(wù)器端采用默認廣播端口35544，地址255.255.255.255,消息內(nèi)容輸入Are you OK? 點擊發(fā)送，周期地廣播消息。運行圖如下所示：

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