Exemplos de sockets TCP e UDP em Java

Aviso de isenção de responsabilidade

Para os códigos aqui disponibilizados optou-se por uma organização simplificada para facilitar a leitura e entendimento. Contudo, o código aqui apresentado tem grande potencial de melhorias para torná-lo adequado para atender situações reais ou mesmo, para atender demandas das listas de exercícios e projetos desenvolvidos dentro da disciplina.

Java possui diferentes APIs para lidar com operações de I/O. A API Java NIO.2 permite desenvolver aplicações com comunicação assíncrona, porém seu entendimento demanda mais tempo. A partir do Java 21 é possível usar virtual threads para comunicação síncrona e bloqueante como alternativa para comunicação assíncrona (thread física fica liberada enquanto socket não recebe bytes). Isso permite milhões de conexões abertas simultaneamente de forma semelhante a arquitetura assíncrona pura.

No arquivo build.gradle.kts foram criadas tarefas para permitir executar servidor e o cliente (TCP e UDP) diretamente com o gradle. Abaixo são apresentados os comandos para execução dos exemplos.

Sockets TCP

O servidor cria uma Thread para atender cada cliente e essa Thread é destruída após isso.

%%{init: {'sequence': {'mirrorActors':false} } }%%
sequenceDiagram
    Servidor ->> Servidor: cria socket
    loop Servidor aguarda por conexões de Clientes 
        Cliente ->> Servidor: conecta
        create participant AtenderCliente 
        Servidor -->> AtenderCliente: Criar thread com dados do cliente
        end
        Cliente ->> AtenderCliente: Olá, servidor!
        AtenderCliente ->> AtenderCliente: imprimir mensagem recebida
        AtenderCliente -->> Cliente: Mensagem recebida com sucesso!
        Cliente ->> Cliente: imprimir resposta do servidor
        destroy AtenderCliente

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1. Servidor cria socket TCP e aguarda por conexões
2. Cliente conecta no servidor
3. Servidor cria uma Thread (AtenderCliente) para atender o Cliente
4. Cliente envia mensagem de saudação
5. AtenderCliente imprime a mensagem recebida no console
6. AtenderCliente envia resposta ao Cliente
7. Cliente imprime a mensagem recebida no console
8. AtenderCliente é encerrada
9. Cliente é encerrado

Como executar o servidor TCP

Abra um terminal e execute uma das linhas abaixo de acordo com o sistema operacional do computador que esteja usando.

# No Linux ou macOS
./gradlew servidorTcp

# No Windows
gradle.bat servidorTcp

Como executar o cliente TCP

Abra um outro terminal e execute uma das linhas abaixo.

# Tentará conectar na porta 12345 na localhost
./gradlew clienteTcp

# Passando o IP e porta do tcp como argumentos de linha de comando
./gradlew clienteTcp --args "localhost 12345"

Sockets UDP

%%{init: {'sequence': {'mirrorActors':false} } }%%
sequenceDiagram
    Servidor ->> Servidor: cria socket
    Cliente ->> Cliente: cria socket
    Cliente ->> Servidor: Olá, eu sou o cliente UDP!
    Servidor ->> Servidor: imprime mensagem recebida
    Servidor ->> Cliente: Olá, eu sou o servidor UDP!
    Cliente ->> Cliente: imprime mensagem recebida

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1. Servidor cria socket UDP
2. Cliente cria socket UDP
3. Servidor aguarda por datagrama
4. Cliente envia datagrama
5. Cliente aguarda por datagrama
6. Servidor imprime no console
7. Servidor envia datagrama
8. Cliente imprime no console

Como executar o servidor UDP

Abra um terminal e execute a linha abaixo.

./gradlew servidorUdp

Como executar o cliente UDP

Abra um outro terminal e execute uma das linhas abaixo.

# Tentará conectar na porta 9876 na localhost
./gradlew clienteUdp

# Passando o IP e porta do tcp como argumentos de linha de comando
./gradlew clienteUdp --args "localhost 9876"

Comunicação Multicast

Neste exemplo, o servidor envia periodicamente uma mensagem com sua hora local para um grupo de clientes que estão escutando em um endereço multicast.

O cliente, para todas interfaces de rede, escuta em um endereço multicast e imprime no console a mensagem recebida do servidor.

Como executar o servidor Multicast

Abra um terminal e execute a linha abaixo.

./gradlew servidorMulticast

Como executar o cliente Multicast

Abra um outro terminal e execute a linha abaixo.

./gradlew clienteMulticast

Para encerrar a execução do servidor ou do cliente, pressione Ctrl+C no terminal onde o programa está sendo executado.

Para ambos os casos, o endereço multicast utilizado é 231.0.0.0 e a porta 8888. É possível passar outros valores como argumentos de linha de comando.

./gradlew servidorMulticast --args "231.0.0.1 8889"
./gradlew clienteMulticast  --args "231.0.0.1 8889"

Referências

• https://en.wikipedia.org/wiki/Multicast_address
• https://www.iana.org/assignments/multicast-addresses/multicast-addresses.xhtml
• https://github.com/jppf-grid/JPPF/blob/master/common/src/java/org/jppf/comm/discovery/JPPFBroadcaster.java
• https://github.com/jppf-grid/JPPF/blob/master/client/src/java/org/jppf/client/JPPFMulticastReceiverThread.java
• https://github.com/jppf-grid/JPPF/blob/master/common/src/java/org/jppf/comm/discovery/JPPFMulticastReceiver.java