Java网络编程基础---基于UDP编程

Posted 2020-07-11

    前面在介绍TCP/IP协议的时候我们已经提到，在TCP/IP协议的传输层除了TCP协议外还有一个UDP协议，相比UDP的应用不如TCP广泛，但是随着计算机网络的发展UDP协议正越来越显示出及其威力，尤其是在需要很强的实时交互性的场合，例如网络游戏和视频会议等，UDP更是显示出极强的威力。

    UDP采用Datagram（数据报）传输，数据包是一种尽力而为的传送数据的方式，它只是 把数据的目的地记录在数据包中，然后就直接放在网络上，系统不保证数据是否能安全到达，或者什么时候可以送到，它并不保证传送质量。

    Datagram（数据报）是网络层数据单元在介质上传输信息的一种逻辑分组格式，它是一种在网络中传播的、独立的、自身包含地址信息的消息，它能够到达目的地、到达时间、到达时内容是否会变化是不能准确知道的。它的通信双方不需要建立连接，对于一些不需要很高质量的应用程序来说，数据报通信是一个非常好的选择。还有就是对实时性很高的情况，比如在实时音频和视频应用中，数据包的丢失和位置是静态的，是可以被人们所忍受的，这时就可以利用UDP协议传输。

    DatagramSocket（数据报套接字）工作包含了3个信息类：DatagramPacket、DatagramSocket和MulticastSocket。DatagramPacket对象描绘了数据报地址信息，DatagramSocket表示客户程序和服务程序报套接字，MulticastSocket描绘了能够进行多点传输的数据报套接字。

    示例：利用数据报通信的Client/Server程序

    （1）首先要建立数据报通信的Socket，我们可以通过创建一个DatagramSocket对象实现它

    （2）创建一个数据报包，用来实现无连接的包传送服务。每个数据报包用DatagramPacket类创建，DatagramPacket对象封装了数据报包数据、包长度、目标地址和目标接口

    （3）创建完DatagramSocket和DatagramPacket对象，就可以发送数据报包了。发送是通过调用DatagramSocket对象的send()方法实现的，它需要以DatagramPacket对象为参数，将刚才封装进DatagramPacket对象中的数据组成数据报发出。

    （4）为了接收从服务器返回的结果数据报包，我们需要创建一个新的DatagramPacket对象，这就需要调用到DatagramPacket的另一个构造方式DatagramPacket（byte[] buffer,int length）,即只需指明存放接收的数据报的缓存区和长度。调用DatagramSocket对象的receive()方法完成接收数据报的工作，此时需要将上面创建的DatagramPacket对象作为参数，该方法会一直阻塞，直到收到一个数据报包，

    （5）处理接收缓存区内的数据，获取服务结果

    （6）当通信完成后，可以使用DatagramSocket对象的close()方法关闭数据报通信Socket。

    下面给出一个简单的利用数据报通信的服务器程序和客户端程序，它只能完成与服务器简单的通信。

    a、服务器端程序

package org.test.socket.server;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

/**
 * @author Administrator
 *
 */
public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //创建Socket
            DatagramSocket socket = new DatagramSocket(12345);
            //创建接收包
            byte[] buf = new byte[1024];
            DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(buf, buf.length);
            System.out.println("开始接收包....");
            
            //循环监听
            while(true){
                socket.receive(receivePacket);
                String name = receivePacket.getAddress().toString();
                System.out.println("来自主机："+ name + "\n端口："
                        +receivePacket.getPort());
                String s = new String(receivePacket.getData(),0,receivePacket.getLength());
                System.out.println("接收到数据："+s);
            }
        } catch (SocketException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

    b、客户端程序

package org.test.socket;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknownHostException;

public class UDPClient {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建Socket
            DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
            
            //创建发送包
            InetAddress host = InetAddress.getByName("localhost");
            String msg = "hello,I‘m client";
            DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(msg.getBytes(), msg.length(),host,12345);
            
            //发送数据
            socket.send(sendPacket);
        } catch (SocketException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (UnknownHostException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

    c、运行结果：

开始接收包....
来自主机：/127.0.0.1
端口：51240
接收到数据：hello,I‘m client

    d、这只是演示udp通信方式，以上方式也可改为双方通信

组播套接字MulticastSocket

    DatagramSocket只允许数据报发送一个目的地址，MulticastSocket允许数据报以广播的形式发送到该端口的所有客户。

    多播数据报套接字用于发送和接收IP多播包。MulticastSocket是一种DatagramSocket，它具有加入Internet上其他多播主机的组的附加功能。

组播套接字和Client/Server程序

    服务器端程序。

package org.test.socket.server;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
import java.net.UnknownHostException;

public class MultiServer {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // TODO 创建Socket
            MulticastSocket socket = new MulticastSocket(12345);
            InetAddress group = InetAddress.getByName("231.0.0.0");
            socket.joinGroup(group);
            
            //接收数据报
            for(int i = 0;i<100;i++){
                byte[] buf = new byte[256];
                DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(buf, buf.length);
                socket.receive(receivePacket);
                
                //去除空格
                byte[] buf2 = new byte[receivePacket.getLength()];
                System.arraycopy(receivePacket.getData(), 0, buf2, 0, receivePacket.getLength());
                System.out.println(new String(buf2));
            }
            //删除组播地址
            socket.leaveGroup(group);
            socket.close();
        } catch (UnknownHostException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

    客户端程序

package org.test.socket;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
import java.net.UnknownHostException;

public class MultiClient {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建Socket
            MulticastSocket socket = new MulticastSocket();
            InetAddress group = InetAddress.getByName("231.0.0.0");
            
            //创建发送数据包
            byte[] buf = new byte[0];
            DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(buf, 0, group, 12345);
            
            //发送数据
            for(int i = 0;i < 5;i ++){
                byte[] buf1 = ("Data line" + i).getBytes();
                sendPacket.setData(buf1);
                sendPacket.setLength(buf1.length);
                socket.send(sendPacket);
            }
            socket.close();
        } catch (UnknownHostException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        
    }

}

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