java基础：UDP通信

原文：Java实现UDP通信 - 简书 (jianshu.com)

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：

public class UDPService {
    public static final String SERVICE_IP = "127.0.0.1";

    public static final int SERVICE_PORT = 10101;

    public static final int MAX_BYTES = 2048;

    private DatagramSocket service;

    public static void main(String[] args) {
        UDPService udpService = new UDPService();
        udpService.startService(SERVICE_IP, SERVICE_PORT);//启动服务端
    }

    private void startService(String ip, int port) {
        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
            service = new DatagramSocket(port,address);

            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
                    service.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 = "Hello world " + System.currentTimeMillis() + " " + 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
                    service.send(responsePacket);
                }catch (Exception e){
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭DatagramSocket对象
            if(service!=null){
                service.close();
                service = null;
            }
        }
    }

}

客户端：

public class UDPClient {
    private DatagramSocket client;

    public static void main(String[] args){
        UDPClient client = new UDPClient();
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        //建立死循环，不断发送数据
        while(true){
            String msg = scanner.nextLine();
            if("##".equals(msg))
                break;
            //打印响应的数据
            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
            client = 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
                client.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
                client.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(client != null){
                client.close();
                client = null;
            }
        }

        return responseMsg;
    }
}

下面介绍DatagramPacket和DatagramSocket这两个类：

DatagramPacket:

此类表示数据报包。

数据报包用来实现无连接包投递服务。每条报文仅根据该包中包含的信息从一台机器路由到另一台机器。从一台机器发送到另一台机器的多个包可能选择不同的路由，也可能按不同的顺序到达。不对包投递做出保证。

DatagramSocket:

此类表示用来发送和接收数据报包的套接字。

数据报套接字是包投递服务的发送或接收点。每个在数据报套接字上发送或接收的包都是单独编址和路由的。从一台机器发送到另一台机器的多个包可能选择不同的路由，也可能按不同的顺序到达。

在 DatagramSocket 上总是启用 UDP 广播发送。为了接收广播包，应该将 DatagramSocket 绑定到通配符地址。在某些实现中，将 DatagramSocket 绑定到一个更加具体的地址时广播包也可以被接收。