Java Socket实现UDP编程浅析

前言

UDP(User Datagram Protocol),即用户数据报协议,是一种无连接的协议。与TCP不同,它不基于连接,只是简单地向网络上的接收者发送数据报。UDP不负责确认接收到过的数据报,也不保证这些数据报能够到达接收者。UDP协议的优点在于传输数据的效率高,缺点在于数据可靠性较差。在某些应用中,数据传输的速度比数据的可靠性更重要,这时候使用UDP是最好的选择。

Java中的Socket类支持TCP和UDP协议的套接字编程，在此我们将讲解如何使用Java Socket实现UDP编程。

Socket类的构造方法

在Java Socket编程中，我们需要使用到Socket和DatagramSocket这两个类，其中Socket适用于TCP协议，在此只介绍DatagramSocket类用于实现UDP协议。DatagramSocket类提供了两个构造方法：

• DatagramSocket()：构造一个未绑定到本地地址和端口号的DatagramSocket。
• DatagramSocket(int port)：构造一个绑定到本地指定端口号的DatagramSocket。

DatagramPacket类的构造方法

DatagramPacket用于在UDP协议中发送和接收数据包。

• DatagramPacket(byte[] buf, int length)：构造一个发送长度为length的数据包对象。
• DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length)：构造一个发送长度为length，并从buf[offset]开始读取的数据包对象。
• DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, InetAddress address, int port)：构造一个接收长度为length，并将数据包发送给指定地址和端口号的数据包对象。
• DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)：构造一个接收长度为length，并将数据包发送给指定地址和端口号的数据包对象。

UDP编程步骤

1.创建DatagramSocket对象

利用DatagramSocket的构造方法创建一个UDP协议的DatagramSocket对象。

DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

2.创建DatagramPacket对象

通过DatagramPacket的构造方法创建一个数据包对象。

byte[] buf = "Hello UDP".getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
int port = 9999;
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, address, port);

3.发送数据包

通过DatagramSocket的send()方法来发送数据包。

socket.send(packet);

4.接收数据包

通过DatagramSocket的receive()方法来接收数据包。

byte[] buf = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
socket.receive(packet);

示例1：基于UDP协议的客户端和服务器实现

Server.java

import java.io.IOException;
import java.net.*;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        System.out.println("服务器已启动，等待客户端发送数据...");
        socket.receive(packet);
        System.out.println("收到客户端发送的数据：" + new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));
        socket.close();
    }
}

Client.java

import java.io.IOException;
import java.net.*;

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        byte[] buf = "Hello UDP".getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 9999;
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, address, port);
        socket.send(packet);
        socket.close();
    }
}

当用Java命令依次运行Server.java和Client.java后，在服务器端会输出接收到的客户端所发来的消息：“Hello UDP”，客户端不会有其他输出。

示例2：基于UDP协议的局域网广播实现

Server.java

import java.io.IOException;
import java.net.*;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        System.out.println("服务器已启动，等待客户端发送数据...");

        while (true) {
            socket.receive(packet);
            System.out.println("收到客户端发送的数据：" + new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));

            // 发送广播
            byte[] b = "Hello all".getBytes();
            DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(b, b.length, packet.getAddress(), 10000);
            socket.send(packet2);
        }
    }
}

Client.java

import java.io.IOException;
import java.net.*;

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        byte[] buf = "Hello UDP".getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
        int port = 9999;
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, address, port);
        socket.send(packet);

        // 接收广播
        byte[] b = new byte[1024];
        DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(b, b.length);
        socket.receive(packet2);
        System.out.println("收到广播消息：" + new String(packet2.getData(), 0, packet2.getLength()));

        socket.close();
    }
}

当用Java命令依次运行Server.java和Client.java后,客户端会发送广播和消息：“Hello UDP”到局域网内所有设备，并接收到服务器的广播消息：“Hello all”。