【Java】UDP网络编程

前言

UDP（user datagram protocol）的中文叫用户数据报协议，属于传输层。 UDP是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接把我要发的数据报发给对方。所以可靠性不高，但具有较低的延迟和较小的网络负载。因此UDP网络通讯编程在实际中，用的比较少，这里只做基本讲解，不深入探讨！

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在Java中，DatagramSocket和DatagramPacket（数据包/数据报）实现了基于UDP协议的网络程序；UDP数据报通过数据报套接字（DatagramSocket）发送和接收，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达

• DatagramPacket对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址以及端口号
• UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无需建立发送方和接收方之间的连接

DatagramSocket和DatagramPacket关系如图所示

1. 与TCP网络编程不同的是，UDP网络编程没有明确的服务端和客户端。只有接收端和发送端，并且是可以相互变化的（地位相等）
2. 接收数据和发送数据是通过DatagramSocket对象来完成的
3. 发送数据前，会将数据封装到DatagramPacket对象（装包），然后进行发送
4. 当接收到在网络中传送的DatagramPacket对象，需要进行拆包取出数据
5. DatagramSocket可以指定在哪个端口进行接收数据（等待）

在Java中，UDP协议的数据报最大内存是64K（不适合传输大量的数据）

DatagramSocket

该类代表一个发送和接收数据包的插座，数据报套接字发送或者接收点的分组传送服务。每个发送的数据包或数据报套接字上接收单独寻址和路由。从一台机器发送到另一台机器的多个数据包可能会被不同的路由，并可以以任何顺序到达。

该类提供了5个构造器

常用的两个方法

• send(DatagramPacket p)：从该DatagramSocket对象向外发送数据报。
  
• receive(DatagramPacket p)：从该DatagramSocket中接收数据报。
  

一个发送（send），一个接收（receive）

在Java中，创建一个UDP服务器或客户端的第一步是创建一个DatagramSocket对象。DatagramSocket是一个用于发送和接收数据报的套接字。以下是创建DatagramSocket对象的示例代码：

DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

上述代码创建了一个DatagramSocket对象，并将其绑定到任何可用的本地端口上。要指定端口，请将端口号作为参数传递给DatagramSocket的构造函数。

DatagramPacket

该类表示一个数据报包，数据包是用来实现一个无连接的分组传送服务。每个消息都是从一台机器路由到另一个完全基于包含在该数据包内的信息。从一台机器发送到另一台机器的多个数据包可能会被不同的路由，并可能以任何顺序到达。包交付没有保证。

该类提供了6个构造器

所有方法如下图

常用方法

• getLength()：用于对数据进行拆包，返回实际接收到的数据长度
• getData：返回接收到的数据，返回的是字节数组

DatagramPacket是一个用于在UDP网络中发送和接收数据的类。它包含要发送或接收的数据以及发送或接收数据的目的地。以下是创建DatagramPacket对象的示例代码：

byte[] sendData = "Hello, world!".getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
int port = 1234;
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(sendData, sendData.length, address, port);

上述代码创建了一个DatagramPacket对象，并将其填充为将数据发送到地址为localhost，端口号为1234的UDP服务器。

注意事项与区别

• 可以把DatagramSocket理解为存放数据的仓库
• 实际是通过DatagramPacket进行数据的发送（从仓库中发送）和接收（接收到仓库）

代码演示

编写一个接收端和一个发送端；接收端在9999端口（端口可自定义，前提是未被占用）等待接收数据（receive）；发送端向接收端发送数据hello；接收端收到发送端发送的数据，回复你好，在退出；发送端接收到回复的数据，之后退出。

注意：接收端和发送端中的DatagramSocket对象端口，是可以一样的，因为这里使用一台电脑作为演示，所示使用两个不同端口（可自行在虚拟机中设置）

接收端

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;/*** 接收端*/
public class UDPReceiver {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建一个DatagramSocket对象，准备接收数据（9999端口）DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(9999);//构建一个DatagramPacket对象准备接收数据byte[] bytes = new byte[1024];DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);//调用receive方法接收数据，通过网络传输的DatagramPacket对象填充到接收端的datagramPacket里面datagramSocket.receive(datagramPacket);//当数据报发送到本机的指定端口就会收到数据，没有则会阻塞（等待）//可以把datagramPacket进行拆包，取出数据并显示int length = datagramPacket.getLength();byte[] data = datagramPacket.getData();String file = new String(data, 0, length);//将接收到的字节数组转化为字符串System.out.println(file);//收到数据之后进行回复byte[] bys = "你好".getBytes();datagramPacket = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getLocalHost(), 9998);datagramSocket.send(datagramPacket);//关闭资源datagramSocket.close();System.out.println("接收端退出");}
}

注意：这里发送端中的DatagramPacket指定发送的位置，因为是在一台电脑操作的，所以使用netAddress.getLocalHost()：获取本机IP地址，这里可以换成对面接收端的电脑IP地址 或 使用InetAddress.getByName(“主机IP地址”)：获取对应主机的信息，中间填写的是IP或者主机名

发送端

import java.io.IOException;
import java.net.*;/*** 发送端*/
public class UDPSender {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建DatagramSocket对象准备接收数据（也可以接收数据）9998端口DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(9998);//将需要发送的数据封装到DatagramPacket对象中byte[] bytes = "Hello".getBytes();DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length,InetAddress.getLocalHost(),9999);datagramSocket.send(datagramPacket);//接收回复的数据byte[] bysDest = new byte[1024];datagramPacket = new DatagramPacket(bysDest,bysDest.length);datagramSocket.receive(datagramPacket);//将接收的数据进行拆包int length = datagramPacket.getLength();byte[] data = datagramPacket.getData();String s = new String(data, 0,length);System.out.println(s);//关闭资源datagramSocket.close();System.out.println("发送端退出");}
}

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