Node.js API详解之 dgram模块用法实例分析

那么首先我们需要了解一下Node.js API中的dgram模块。该模块是Node.js的内置模块之一，用于在UDP数据报套接字上提供了一个异步的事件驱动操作。

dgram模块的基本概念

在使用dgram模块之前，我们先来了解一些UDP协议的基本概念。

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议是一种面向数据报的无连接协议，也就是说，在进行数据传输之前，发送方不需要与接收方建立连接，而是直接发送数据包。

UDP的数据包大小是有限制的，最大长度是65507字节（不含IP和UDP头部），但是因为不需要建立连接，UDP的传输效率非常高，在网络环境较好的情况下，UDP可以比TCP快10%~20%。

在Node.js中，通过dgram模块可以很方便地进行UDP数据包的发送和接收。下面我们来看一下dgram模块的基本用法。

dgram模块的基本用法

创建UDP套接字

创建UDP套接字，需要使用dgram.createSocket()方法，并指定创建类型：dgram.createSocket(type[, callback])。 type 参数表示创建的套接字类型，可以是 udp4 或 udp6，callback 参数是一个回调函数，在套接字完成创建时被调用。

const dgram = require('dgram');

// 创建一个udp4类型的UDP套接字
const server = dgram.createSocket('udp4');

// 创建一个udp6类型的UDP套接字
const client = dgram.createSocket('udp6');

发送UDP数据包

使用dgram.Socket.send()方法可以发送一个UDP数据包，其语法为：socket.send(msg[, offset, length], port, address[, callback])。

其中，msg表示要发送的数据，可以是字符串或Buffer对象；offset和length参数表示要发送数据的偏移量和长度，可以省略；port和address参数分别表示对方接收数据包的端口号和IP地址；callback是一个回调函数，在数据包发送完成时被调用。

// 示例1：向目标地址发送一个UDP数据包
const dgram = require('dgram');

// 创建一个UDP套接字
const client = dgram.createSocket('udp4');

// 发送一个UDP数据包
const message = Buffer.from('Hello World');
client.send(message, 0, message.length, 4321, 'localhost', function(err, bytes) {
  if (err) throw err;
  console.log('UDP message sent to localhost:4321');
  client.close();
});

监听UDP端口

使用dgram.Socket.bind()方法可以监听一个UDP端口，其语法为：socket.bind([port][, address][, callback])。

其中，port参数表示要监听的端口号，可以是任意未被占用的端口，可以省略；address参数表示要监听的IP地址，可以是本地IP地址或0.0.0.0表示监听所有地址，可以省略。

// 示例2：监听UDP端口并接收数据
const dgram = require('dgram');

// 创建一个UDP套接字
const server = dgram.createSocket('udp4');

// 监听一个UDP端口
server.bind(4321, function() {
  console.log('UDP server listening on port 4321');
});

// 监听'socket'事件，当接收到数据时触发
server.on('message', function(message, remote) {
  console.log('UDP message received from ' + remote.address + ':' + remote.port);
  console.log('Data: ' + message.toString());
  server.close();
});

案例分析及实例演示

上面我们已经介绍了dgram模块的基本使用，接下来通过两个实例说明，更深入地了解dgram模块的用法。

实例1：UDP广播

在局域网内，广播是一种常见的网络通信方式，可以发送UDP数据包给局域网内所有主机。下面通过一个案例演示如何使用dgram模块进行UDP广播。

示例程序代码如下：

const dgram = require('dgram');

// 创建一个UDP套接字
const server = dgram.createSocket('udp4');

// 监听一个UDP端口
server.bind(function() {
  console.log('UDP server listening on port ' + server.address().port);
  server.setBroadcast(true);
});

// 定时发送一个UDP广播
setInterval(function() {
  const message = Buffer.from('udp broadcast message');
  server.send(message, 0, message.length, 41234, '255.255.255.255', function() {
    console.log('UDP broadcast message sent');
  });
}, 2000);

该程序创建了一个UDP套接字，然后监听一个UDP端口，并使用server.setBroadcast(true)方法设置套接字为广播模式。接着程序通过定时器，每隔2秒钟发送一个UDP广播，包括要广播的数据内容和广播的目标端口号41234、目标IP地址255.255.255.255。

实例2：UDP多播

UDP多播是一种将数据同时发送给多个主机的网络数据传输方式，与广播不同的是，多播仅向多播组地址发送数据，而不是发送给所有主机。多播地址是一个特殊的IP地址，具有以下特点：

多播地址的范围是224.0.0.0 到 239.255.255.255，其中224.0.0.0 到 224.0.0.255是本地路由器控制协议（Router Control Protocol，RCP）使用的地址，其他多播地址可供自由使用。
多播地址仅能在特定的多播组中使用，主机必须先加入该多播组才能接收到多播数据。
多播组有唯一的IP地址和多播MAC地址。

下面通过一个案例演示如何使用dgram模块进行UDP多播。