JAVA UDP网络编程学习笔记

一、UDP网络编程概述

　　采用TCP协议通信时，客户端的Socket必须先与服务器建立连接，连接建立成功后，服务器端也会持有客户端连接的Socket，客户端的Socket与服务器端的Socket是对应的，它们构成了两个端点之间的虚拟通信链路。与TCP通信不同，UDP是面向无连接的、不可靠的基于数据包的传输协议。即应用进程（或程序）在使用UDP协议之前，不必先建立连接。自然，发送数据结束时也没有连接需要释放。因此，减少了开销和发送数据之前的延时。UDP也采用端口来区分进程。

　　在java中，java.net.DatagramSocket负责接收和发送UDP数据报文，java.net.DatagramPacket表示UDP数据报。每个DatagramSocket与一个数据报套接字（包括本地主机的IP地址和本地UDP端口）绑定，每个DatagramSocket可以把UDP数据报发送给任意一个远程DatagramSocket，也可以接收来自任意一个远程DatagramSocket的数据报。在UDP数据报中包含了目的地址信息，DatagramSocket可以根据该信息把数据报发送的目的地。

　　UDP协议是无连接的协议。客户端的DatagramSocket与服务端DatagramSocket不存在一一对应关系，两者无需建立连接，就能交换数据报。每个DatagramSocket对象都会与一个本地端口绑定，在此端口监听发送过来的数据报。在服务器程序中，一般由程序显示地为DatagramSocket指定本地端口。在客户程序中，一般由操作系统为DatagramSocket分配本地端口，这种端口也称为匿名端口。

二、关于DatagramSocket类和DatagramPacket类

　　DatagramSocket类的构造方法如下：

　　DatagramSocket()throws SocketException

　　作用：构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。套接字将被绑定到INADDR_ANY地址，IP地址由内核来选择。

　　DatagramSocket(int port)throws SocketException

　　作用：创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。套接字将被绑定到INADDR_ANY地址，IP地址由内核来选择。

　　DatagramSocket类的常用方法如表所示：

DatagramSocket类的常用方法

void send(DatagramPacket p) throws IOException	发送一个UDP数据包。一个UDP数据包就是一个DatagramPacket对象
void receive(DatagramPacket p) throws IOException	接收一个UDP数据包。一个UDP数据包就是一个DatagramPacket对象
void connect(InetAddress address,int port)	将该UDPSocket变成连接型的UDPSocket
void disconnect()	将该UDPSocket变成一个非连接型的UDPSocket
void close()	关闭UDPSocket连接

　　其中，UDPSocket分为“连接型”与“非连接型”两种。默认UDPSocket是“非连接型”的，这个连接不是指向TCP那样进行三步握手，而只是将对方信息与自己关联在一起。

　　DatagramPacket类的对象代表了一个UDP数据报包。通过UDP发送数据时，先要根据发送的数据生成一个DatagramPacket对象，然后通过DatagramSocket对象的send()方法发送这个对象。接收时，先要根据要接收数据的缓冲区生成一个Datagrampacket对象，然后通过DatagramPacket对象的receive()方法接收这个对象的数据内容。

　　DatagramPacket类的构造方法分为两类：

　　一类是创建DatagramPacket对象用来接收数据报包；

　　另一类是创建DatagramPacket对象用来发送数据报包。

　　它们的区别是，用于发送数据报包的构造方法需要设置数据报包达到的目的地址，若是“连接型”UDP，则不需要设定目的地址，而用于接收数据报包的构造方法无须设定地址。

　　用于接收数据报包的构造方法如下：

　　DatagramPacket(byte[] buf,int length)

　　作用：由接收缓冲区生成一个DatagramPacket对象。buf表示保存传入数据报的缓冲区，length表示要读取的字节数。

　　DatagramPacket(byte[] buf,int offset,int length)

　　作用：构造DatagramPacket对象。用来接收长度为length的数据包，并在缓冲区中指定了偏移量。

　　用于发送数据报包的构造方法如下：

　　DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)

　　作用：构造数据报包发送的对象，用来将长度为length的包发送到指定主机上的指定端口号。length参数要小于等于buf的长度。

　　DatagramPacket(byte[] buf,int offset,int length,InetAddress address,int port)

　　作用：构造数据报包发送的对象，用来将长度为length且偏移量为offset的包发送到指定主机上的指定端口号。length参数要小于等于buf的长度。

DatagramPacket类的常用方法如下表：

DatagramPacket类的常用方法

byte[] getData()	返回DatagramPacket对象中包含的数据
int getLength()	返回发送/接收数据的长度
int getOffset()	返回发送/接收数据在byte[]中的偏移
InetAddress getAddress()	返回对方的IP地址。用InetAddress对象表示
int getPort()	返回对方的端口号
void setData(byte[] buf,int offset,int length)	设置该对象中包含的数据
void setAddress(inetaddress iaddr)	设置该对象中包含的IP地址
void setPort()	设置该对象中包含的端口号

　　通过UDP发送/接收数据步骤：

　　发送数据，先要根据发送的数据生成一个DatagramPacket对象，并指定发送长度和接收数据的IP地址和端口号，然后通过DatagramSocket对象的send()方法发送这个对象。

　　接收数据，根据要接受收数据的缓冲区及大小生成一个DatagramPacket对象，然后通过DatagramSocket对象的receive()方法接收这个对象的数据内容。

三、UDP网络编程练习

　　练习代码：

package com.ItHeima.WeekAct;

/**服务器**/

import java.net.*;

public class ChatterClient extends Thread {

    private DatagramSocket socket;
    private InetAddress address;
    private byte[] buf = new byte[1000];
    private DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);//创建要发送的数据包
    private int id;//客户端id

    public ChatterClient(int id) {
        this.id = id;
        try {
            socket = new DatagramSocket();//创建UDP套接字
            address = InetAddress.getByName(null);//取得本地地址
        } catch (SocketException e) {
            System.out.println("can not open socket");
            e.printStackTrace();
            System.exit(1);
        } catch (UnknownHostException e) {
            System.out.println("Can not find host");
            System.exit(1);
        }
        System.out.println("ChatterClient starting");
        start();//之后调用run()
    }

    public void run(){
        try {
            for(int i = 0 ; i < 25 ; i++){
                String outMsg = "服务器你好，这是我客户端发过来的数据，请接收！" + id + ",消息" + i;//要发送到服务器的数据
                socket.send(new DatagramPacket(outMsg.getBytes(),outMsg.getBytes().length, address, ChatterServer.INPORT));//打包数据并将其发送到指定地址+端口的服务端
                socket.receive(packet);//接收服务端返回的数据包
                String msg=new String(packet.getData(),packet.getOffset(),packet.getLength());//获取服务器返回的信息
                String rcvd = "客户端--" + id +", 收到来自服务器的信息" + packet.getAddress() + "," + packet.getPort() + ":" + msg;//组合返回信息
                System.out.println(rcvd);//输出到控制台
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            System.exit(1);//出错退出
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        for(int i = 0 ; i < 10 ; i ++ ){
            new ChatterClient(i);
        }
    }
}

package com.ItHeima.WeekAct;

/**服务器**/

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

public class ChatterServer {

    public static final int INPORT = 1711;//服务器端口
    private byte[] buf = new byte[1000];
    private DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);//创建数据包
    private DatagramSocket socket;//UDP套接字
    public ChatterServer(){
        try{
            socket = new DatagramSocket(INPORT);//启动套接字
            System.out.println("Server started");
            while(true){
                socket.receive(packet);//接收数据包并将当前线程挂起
                String msg=new String(packet.getData(),packet.getOffset(),packet.getLength());//获取客户端发送的信息
                String rcvd ="服务器--收到来自客户端的信息："+ msg+ ", from adddress:" + packet.getAddress() + ",port:" + packet.getPort();//解析数据包
                System.err.println(rcvd);//打印数据信息
                String returnMasg = "服务器返回信息：你好客户端，这是你发过来的数据：" + msg+"，我将它原样返回";
                DatagramPacket echo = new DatagramPacket(returnMasg.getBytes(), returnMasg.getBytes().length,packet.getAddress(), packet.getPort());//将接收到包重新包装称UDP数据包准备原封不动的返回给客户端
                socket.send(echo);//反馈数据包
            }
        }catch (SocketException e) {
            System.out.println("Can`t open socket");
            System.exit(1);
        }catch (IOException e) {
            System.out.println("Communication error");
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        new ChatterServer();//运行服务器
    }
}

　　运行结果：