Java网络编程：UDP通讯篇

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目次
UDP协议
Java中的UDP通讯
DatagramSocket
DatagramPacket
UDP客户端-服务端代码实现

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UDP协议

对于UDP协议，这里简朴做一下先容：
在TCP/IP协议簇中，用户数据报协议（UDP）是传输层的一个紧张协议之一，它与传输控制协议（TCP）一起构成了互联网的根本。UDP具有以下几个紧张特点：

• 无毗连：UDP是一个无毗连的协议，这意味着在通讯之前不必要创建毗连。每个数据包独立传输，没有握手过程。这使得UDP的传输延伸较低，得当必要快速传输数据的应用场景。
  
• 不可靠传输：UDP不包管数据的可靠传输。数据包大概会丢失、重复或乱序到达。协议自己不提供错误检测和重传机制。假如必要可靠性，必须在应用层实现。
  
• 面向报文：UDP是面向报文的协议。发送方将数据分成独立的报文，每个报文包罗完备的消息。汲取方按报文汲取数据，报文的界限在汲取时保持稳定。
  
• 低开销：由于UDP没有毗连创建、维护和停止的开销，也没有复杂的错误控制和流量控制机制，其报头信息较少，仅包罗源端口、目标端口、长度和校验和。这使得UDP的开销非常低，得当必要高效传输的应用。
  
• 支持广播和多播：UDP支持广播和多播，这意味着可以将数据包发送到一个或多个网络中的全部主机。这在某些网络应用中非常有效，比方视频流和在线游戏。
  
• 实时性好：由于没有毗连创建和维护的开销，加上较低的协议处理惩罚时间，UDP得当实时性要求高的应用，如视频聚会会议、语音通讯和在线游戏。
  
• 简朴性：UDP协议相对简朴，实现和使用都比力方便。应用步伐可以直接在UDP之上构建，并根据必要添加错误处理惩罚、重传等机制。
  

实用场景

• 实时应用：如视频流、语音通讯、在线游戏等，要求低延伸和实时性，数据丢失影响较小。
  
• 简朴查询服务：如DNS查询，发送一个哀求并渴望快速相应，偶然的丢包可以通过重试办理。
  
• 广播和多播：如网络发现、服务公告等，必要将消息发送给多个主机。
  

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Java中的UDP通讯

市面上大部门Java应用存在着大量的通讯互换的需求，那相识了UDP协议的相干信息和使用场景后，对于Java步伐我们该怎样来实现通讯呢？
   在Java中实现UDP通讯涉及两个紧张类：DatagramSocket和DatagramPacket。
  DatagramSocket

DatagramSocket类用于创建和管理UDP套接字。它负责发送和汲取数据包，并提供了根本的网络通讯功能。
紧张功能包罗：

• 绑定到特定的IP所在和端口。
  
• 发送和汲取DatagramPacket。
  
• 管理网络毗连的根本设置（比方超时、缓冲区巨细）。
  

紧张方法

• DatagramSocket(): 创建一个绑定到恣意可用端口的套接字。
  
• DatagramSocket(int port): 创建一个绑定到指定端口的套接字。
  
• DatagramSocket(int port, InetAddress laddr): 创建一个绑定到指定端口和当地所在的套接字。
  
• send(DatagramPacket p): 发送数据包。
  
• receive(DatagramPacket p): 汲取数据包。
  
• close(): 关闭套接字。
  

更多具体的方法和参数解说可以查察oracle官方的API文档：
   DatagramSocket (Java SE 17 & JDK 17) (oracle.com)
  这里是中文版本的：
   DatagramSocket - Java17中文文档 - API参考文档 - 全栈举措派 (qzxdp.cn)
  DatagramPacket

DatagramPacket类用于表现一个数据包。它包罗发送或汲取的数据，以及目标或泉源的IP所在和端口。
紧张功能包罗：

• 封装数据（字节数组）。
  
• 存储发送或汲取数据包的目标或泉源信息（IP所在和端口）。
  

紧张方法

• DatagramPacket(byte[] buf, int length): 创建用于汲取数据的数据包。
  
• DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port): 创建用于发送数据的数据包。
  
• getData(): 获取数据包中的数据。
  
• getLength(): 获取数据包中数据的长度。
  
• getAddress(): 获取数据包的目标或泉源所在。
  
• getPort(): 获取数据包的目标或泉源端口。
  
• setData(byte[] buf): 设置数据包中的数据。
  
• setLength(int length): 设置数据包中数据的长度。
  
• setAddress(InetAddress address): 设置数据包的目标所在。
  
• setPort(int port): 设置数据包的目标端口。
  

笔者这里还是将官方的API文档和对应的中文文档给出：
   DatagramPacket (Java SE 17 & JDK 17) (oracle.com)
    DatagramPacket - Java17中文文档 - API参考文档 - 全栈举措派 (qzxdp.cn)
  DatagramSocket紧张通过DatagramPacket来传输和汲取数据。在UDP通讯中，DatagramPacket用于封装数据和相干信息（如目标所在和端口），而DatagramSocket则用于现实的发送和汲取利用。
   举个点外卖的例子来分析，假如本日是疯狂星期四，小李想要点个肯德基的芝士汉堡，DatagramSocket就相对于是肯德基的大门以及小李家的大门，DatagramPacket就相对于是外卖小哥，小李点的汉堡等食品就相对于是要传输的数据，当肯德基做豪杰堡后，外卖小哥通过肯德基的大门的所在信息（DatagramSocket）拿到汉堡（数据），然后由外卖小哥将食品包装好，到小李家楼下后通过小李家的门牌号的信息（DatagramSocket）找到小李，而且将汉堡交付给小李。
  别的，这里对套接字必要简朴的做一个表明：
   套接字（Socket）是网络通讯的根本组件，它提供了一种机制，使得盘算性可以或许通过网络举行数据传输。套接字是一个抽象概念，用于表现网络通讯的一个端点。无论是TCP还是UDP通讯，套接字都是必不可少的。
  

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UDP客户端-服务端代码实现

服务器端和客户端在代码实现方面好坏常简朴的，在前文中有说到：UDP不是面向毗连的而且协议自己就很简朴。因此在实现方面必要做的功能也很少，大抵可以分为以下几步：

• 创建套接字（DatagramSocket）。
  
• 发送（Send）和汲取（Receive）数据包（DatagramPacket）。
  
• 关闭（Close）套接字。
  

 还是拿刚才买汉堡的例子，我们就可以如许来实现：
UDP客户端：

1. import java.io.IOException;
2. import java.net.DatagramPacket;
3. import java.net.DatagramSocket;
4. import java.net.InetAddress;
5. import java.util.Arrays;
7. public class UDPClient {
8.     public static void main(String[] args) throws IOException {
9.         // 要发送的信息
10.         String messg = "我是小李，我想点一个芝士汉堡";
11.         // 建立Socket
12.         DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
13.         // 建立收发容器
14.         byte[] sendData;
15.         byte[] receiveData = new byte[1024];
16.         // 发送数据包
17.         sendData = messg.getBytes();
18.         InetAddress serverAddress = InetAddress.getByName("localhost");
19.         DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendData, sendData.length, serverAddress, 9999);
20.         socket.send(sendPacket);
21.         // 接收数据包
22.         DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);
23.         socket.receive(receivePacket);
24.         String receivedMessage = new String(receivePacket.getData(), 0, receivePacket.getLength());
25.         System.out.println("Received from Server: " + receivedMessage);
26.         // 关闭套接字
27.         socket.close();
28.     }
29. }

复制代码

UDP服务端：

1. import java.io.IOException;
2. import java.net.DatagramPacket;
3. import java.net.DatagramSocket;
4. import java.net.InetAddress;
5. import java.util.Arrays;
7. public class UDPServer {
8.     public static void main(String[] args) throws IOException {
9.         // 要发送的信息
10.         String messg = "这里是肯德基，您的芝士汉堡已经制作完毕，祝您用餐愉快";
11.         // 建立Socket
12.         DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
13.         try {
14.             // 建立收发容器
15.             byte[] sendData;
16.             byte[] receiveData = new byte[1024];
17.             // 接收数据包
18.             DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);
19.             socket.receive(receivePacket);
20.             String receivedMessage = new String(receivePacket.getData(), 0, receivePacket.getLength());
21.             System.out.println("Received from Client: " + receivedMessage);
22.             // 发送数据包
23.             sendData = messg.getBytes();
24.             InetAddress clientAddress = receivePacket.getAddress();
25.             int clientPort = receivePacket.getPort();
26.             DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendData, sendData.length, clientAddress, clientPort);
27.             socket.send(sendPacket);
28.         } finally {
29.             // 关闭套接字
30.             if (socket != null && !socket.isClosed()) {
31.                 socket.close();
32.             }
33.         }
34.     }
35. }

复制代码

上述只是一个非常简朴的例子，实现了UDP通讯中的一发一收的功能。要实现更丰富的功能也只必要轻微改一改就行，好比加上while循环就可以使得通讯可以不停止，不绝发消息不绝收消息，也可以加上文件读写的利用使得用户的输入可以更多样化。

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