UDP 实现的 Echo Server 和 Echo Client 回显程序

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        在网络编程中，Echo Server 和 Echo Client 回显是一种经典的示例，用于演示基本的网络通信。Echo Server 接收来自客户端的数据，并将相同的数据发送回客户端。这种模式在测试网络连接和理解网络通信原理时非常有用。在这篇文章中，我们将使用 Java 语言来实现基于 UDP 协议的 Echo Server 和 Echo Client。 

目录

UDP 协议概述

API介绍 

Echo Server 实现

服务器核心流程

服务器代码详解 

Echo Client 实现

客户端核心流程

客户端代码详解 

运行演示 

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UDP 协议概述

UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的网络协议，它在 IP 协议的基础上提供一种快速、简单的数据传输服务。与 TCP 协议不同，UDP 不建立连接，不保证数据的可靠传输，因此适用于对实时性要求高、可以容忍一定数据丢失的应用场景，如视频会议、在线游戏等。

API介绍 

DatagramSocket 是UDP Socket，用于发送和接收UDP数据报。 
构造方法：

方法签名	方法说明
DatagramSocket()	创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机任意一个随机端口（一般用于客户端）
DatagramSocket(int port)	创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机指定的端口（一般用于服务端）

方法:

方法签名	方法说明
void receive(DatagramPacket p)	从此套接字接收数据报（如果没有接收到数据报，该方法会阻塞等待）
void send(DatagramPacket p)	从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送）
void close()	关闭此数据报套接字

 
DatagramPacket 是UDP Socket发送和接收的数据报。
构造方法：

方法签名	方法说明
DatagramPacket(byte[] buf, int length)	构造一个DatagramPacket用来接收数据报，接收的数据保存在字节数组（第一个参数buf）中，接收指定长度（第二个参数length）
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress address)	构造一个DatagramPacket用来发送数据报，发送的数据为字节数组（第一个参数buf）中，从offset到指定长度（第二个参数length）。address指定目的主机的IP和端口号

方法：

方法签名	方法说明
InetAddress getAddress()	从接收的数据报中，获取发送端主机IP地址；或从发送的数据报中，获取接收端主机IP地址
int getPort()	从接收的数据报中，获取发送端主机的端口号；或从发送的数据报中，获取接收端主机端口号
byte[] getData()	获取数据报中的数据

构造UDP发送的数据报时，需要传入SocketAddress，该对象可以使用InetSocketAddress来创建。

构造方法：

方法签名	方法说明
InetSocketAddress(InetAddress addr, int port)	创建一个Socket地址，包含IP地址和端口号

Echo Server 实现

服务器核心流程

1. 创建 DatagramSocket 并绑定到指定端口，开始监听客户端的请求。
2. 循环接收客户端发送的数据。
3. 将接收到的数据原样发送回客户端。
4. 重复步骤 2 和 3，直到服务器关闭。

服务器代码详解 

package network;import javax.lang.model.element.NestingKind;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket = null;public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);}//通过 start 启动服务器的核心流程public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动");while (true) {//此处不停的处理客户端的请求//1.读取客户端的请求并解析DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);//阻塞并等待客户端的请求。当数据到达时，它将数据存储在 requestPacket 中。socket.receive(requestPacket);//将二进制byte转为字符串,方便输出String request = new String(requestPacket.getData(),0, requestPacket.getLength());//2.根据请求计算响应,由于此处是回显服务器,响应就是请求.String response = process(request);//3.把响应写回客户端DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());socket.send(responsePacket);//4.打印日志System.out.printf("[%s:%d] req=%s,resp=%s\n",requestPacket.getAddress(),requestPacket.getPort(),request,response);}}public String process(String request) {return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);server.start();}
}

Echo Client 实现

客户端核心流程

1. 创建 DatagramSocket。
2. 从控制台读取用户输入。
3. 将用户输入封装成 UDP 数据包并发送到服务器。
4. 接收服务器的响应并打印到控制台。
5. 重复步骤 2-4，直到用户选择停止。

客户端代码详解 

package network;import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class UdpEchoClient {private DatagramSocket socket = null;private String serverIP;private int serverPort;// 构造函数，初始化socket并设置服务器的IP和端口public UdpEchoClient(String serverIP,int serverPort) throws SocketException {socket = new DatagramSocket();this.serverIP = serverIP;this.serverPort = serverPort;}public void start() throws IOException {System.out.println("启动客户端");Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (true) {//1.从控制台读取到用户的输入System.out.println("-> ");String request = scanner.next();//2.构造出一个 UPD 请求,发送给服务器// 将用户输入转换为字节数组，并发送到服务器的指定IP和端口DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length, InetAddress.getByName(this.serverIP),this.serverPort);socket.send(requestPacket);//3.从服务器读取到响应DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(responsePacket);//响应转换为字符串String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());//4.把响应打印到控制台上System.out.println(response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {//创建客户端示例,绑定本地的9090端口UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);client.start();}
}

运行演示 

1.依次启动server 和 client:

2.在client中输入请求内容,回车:

 绿色文本为输入内容,白色文本为server响应.

3.server打印请求和响应日志:

        实现一个基础的 UDP Echo Server 和 Echo Client，理解 UDP 协议的工作原理和网络通信的基本概念。这种模式不仅适用于学习目的，还可以作为构建更复杂网络应用的基础。 

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希望这篇博客能为你理解网络编程提供一些帮助

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