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Java实现UDP通信

发布时间:

UDP(User Datagram Protocol),即用户数据报协议,UDP只提供数据的不可靠传递,它一旦把应用程序发给网络层的数据发送出去,就不保留数据备份(所以UDP有时候也被认为是不可靠的数据报协议)。UDP在IP数据报的头部仅仅加入了复用和数据校验(字段)。


虽然UDP被认为是不可靠的,但是可以通过应用程序来负责传输的可靠性,如FTP等都是用了UDP协议。另外一个特点是UDP是基于数据包,也就是说数据会被打成包发送。所以包的大小会有限制,一般认为最大是64KB


Java中UDP主要涉及了DatagramPacket和 DatagramSocket两个类。前者被认为是信息的载体,后者被认为是收发的实体。也就是,DatagramPacket携带数据,并通过DatagramSocket收发。


下面就来实现一下服务端与客户端。


服务端代码:


package com.project.service;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

/*
* UDP通信 --- 服务端
* */
public class UDPService {
public static final String SERVICE_IP = "127.0.0.1";// ip地址

public static final int SERVICE_PORT = 10101;// 端口

public static final int MAX_BYTES = 2048;// 字节数值

private DatagramSocket socket;


public static void main(String[] args) {
UDPService udpService = new UDPService();

// 启动服务
udpService.startService(SERVICE_PORT, SERVICE_IP);
}

private void startService(int port, String ip) {

try {
// 包装ip地址
InetAddress address = InetAddress.getByName(ip);
// 创建服务端的DatagramSocket对象,需要传入地址和端口号
socket = new DatagramSocket(port, address);
// 创建字节数组
byte[] receiveBytes = new byte[MAX_BYTES];
// 创建接受信息的包对象
DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveBytes, receiveBytes.length);


//开启一个死循环,不断接受数据
while(true) {

try {
//接收数据,程序会阻塞到这一步,直到收到一个数据包为止
socket.receive(receivePacket);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}

// 解析收到的数据
String receiveMsg = new String(receivePacket.getData(), 0, receivePacket.getLength());
//解析客户端地址
InetAddress clientAddress = receivePacket.getAddress();
// 解析客户端端口
int clientPort = receivePacket.getPort();

//组建响应信息
String response = "您所输入的信息: "+receiveMsg;
byte[] responseBuf = response.getBytes();
//创建响应信息的包对象,由于要发送到目的地址,所以要加上目的主机的地址和端口号
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(responseBuf, responseBuf.length, clientAddress, clientPort);

try {
// 发送数据
socket.send(responsePacket);

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}

}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
if (socket != null) {
socket.close();
socket = null;
}
}

}

}

客户端代码:?


package com.project.client;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

import com.project.service.UDPService;

/*
* UDP通信 --- 客户端
* */
public class UDPClient {

private DatagramSocket socket;


public static void main(String[] args) {
UDPClient client = new UDPClient();
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
// 监理死循环,不断发送数据
while(true) {
String msg = scanner.nextLine();
if ("##".equals(msg))
break;

// 输出响应的数据
System.out.println(client.sendAndReceive(UDPService.SERVICE_IP,UDPService.SERVICE_PORT,msg));
}

}

private String sendAndReceive(String ip, int port, String msg) {
String responseMsg = "";

try {
//创建客户端的DatagramSocket对象,不必传入地址和对象
socket = new DatagramSocket();
byte[] sendBytes = msg.getBytes();
//封装要发送目标的地址
InetAddress address = InetAddress.getByName(ip);
//封装要发送的DatagramPacket的对象,由于要发送到目的主机,所以要加上地址和端口号
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendBytes,sendBytes.length,address,port);

try {
//发送数据
socket.send(sendPacket);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}

byte[] responseBytes = new byte[UDPService.MAX_BYTES];
//创建响应信息的DatagramPacket对象
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(responseBytes,responseBytes.length);
try {
//等待响应信息,同服务端一样,客户端也会在这一步阻塞,直到收到一个数据包
socket.receive(responsePacket);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}

//解析数据包内容
responseMsg = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
//关闭客户端
if(socket != null){
socket.close();
socket = null;
}
}

return responseMsg;
}
}

最后介绍一下涉及的几个类。


1. InetAddress
InetAddress类用来代表IP地址,InetAddress下还有2个子类:Inet4Address、Inet6Address,它们分别代表IPv4地址和IPv6地址。


这个类没有提供公开的构造方法,而是提供了如下两个静态方法来获取InetAddress实例:


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InetAddress getByAddress(byte[] addr)//根据原始IP地址来获取对应的InetAddress对象
InetAddress getByName(String host)//根据主机获取对应的InetAddress对象

其他一些方法


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String getCanonicalHostName()//获取此 IP 地址的全限定域名。
String getHostAddress()//返回该InetAddress实例对应的IP地址字符串(以字符串形式)。
String getHostName()//获取此 IP 地址的主机名。
InetAddress getLocalHost() //获取本机IP地址对应的InetAddress实例.
boolean isReachable(int timeout) //测试是否可以到达该地址

2. DatagramPacket
有以下几种构造


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

方法:


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InetAddress getAddress() //获取地址,可能是发送方的也可能是接收方的
byte[] getData() //获取数据
int getLength() //获取长度
int getOffset() //获取偏移量
int getPort() //获取端口
SocketAddress getSocketAddress() //获取SocketAddress
void setAddress(InetAddress iaddr) //设置地址
void setData(byte[] buf) //设置数据
void setData(byte[] buf, int offset, int length) //设置数据,指定长度与偏移
void setLength(int length) //设置长度
void setPort(int iport) //设置端口
void setSocketAddress(SocketAddress address) //设置SocketAddress

3. DatagramSocket
该类常用的构造方法如下:


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DatagramSocket() //默认本机ip地址,随机选一个可用端口
DatagramSocket(int port) //默认本机IP地址,指定端口
DatagramSocket(int port, InetAddress laddr) //指定ip和端口

通常第一个可作为客户端,作为服务端一般需要指定端口,确保其他客户端可以发送到该服务器.


常用方法:


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void send(DatagramPacket p) //发送一个数据包,数据包要包含目的主机的地址和端口
void receive(DatagramPacket p) //接受一个数据包,数据包只要包含一个byte数组和长度即可

另外还有一个connect(InetAddress address,int port),我们都知道UDP是面向无连接的,这个connect方法其实只是指定一个主机,相当于绑定,但没有任何实质连接,而接下来都只能从这个主机收发数据,而且在发数据时,DatagramPacket 不必携带目的主机的地址和端口号。并且如果DatagramPacket携带的主机地址与端口号和connect绑定的不一致,会抛出IllegalArgumentException。


另外getInnetAddress和getPort都是返回connect后绑定的主机信息,若要取到本机的需要调用getLocalPort和getLocalAddress。若没有connect,则getInnetAddress和getPort返回null与-1.


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