• Index

关于作者

关注公众号不定期领红包:

关注微博获取实时动态:

UDP编程

Reads: 27349 Edit

和TCP编程相比,UDP编程就简单得多,因为UDP没有创建连接,数据包也是一次收发一个,所以没有流的概念。

在Java中使用UDP编程,仍然需要使用Socket,因为应用程序在使用UDP时必须指定网络接口(IP)和端口号。注意:UDP端口和TCP端口虽然都使用0~65535,但他们是两套独立的端口,即一个应用程序用TCP占用了端口1234,不影响另一个应用程序用UDP占用端口1234。

服务器端

在服务器端,使用UDP也需要监听指定的端口。Java提供了DatagramSocket来实现这个功能,代码如下:

DatagramSocket ds = new DatagramSocket(6666); // 监听指定端口
for (;;) { // 无限循环
    // 数据缓冲区:
    byte[] buffer = new byte[1024];
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
    ds.receive(packet); // 收取一个UDP数据包
    // 收取到的数据存储在buffer中,由packet.getOffset(), packet.getLength()指定起始位置和长度
    // 将其按UTF-8编码转换为String:
    String s = new String(packet.getData(), packet.getOffset(), packet.getLength(), StandardCharsets.UTF_8);
    // 发送数据:
    byte[] data = "ACK".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
    packet.setData(data);
    ds.send(packet);
}

服务器端首先使用如下语句在指定的端口监听UDP数据包:

DatagramSocket ds = new DatagramSocket(6666);

如果没有其他应用程序占据这个端口,那么监听成功,我们就使用一个无限循环来处理收到的UDP数据包:

for (;;) {
    ...
}

要接收一个UDP数据包,需要准备一个byte[]缓冲区,并通过DatagramPacket实现接收:

byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
ds.receive(packet);

假设我们收取到的是一个String,那么,通过DatagramPacket返回的packet.getOffset()packet.getLength()确定数据在缓冲区的起止位置:

String s = new String(packet.getData(), packet.getOffset(), packet.getLength(), StandardCharsets.UTF_8);

当服务器收到一个DatagramPacket后,通常必须立刻回复一个或多个UDP包,因为客户端地址在DatagramPacket中,每次收到的DatagramPacket可能是不同的客户端,如果不回复,客户端就收不到任何UDP包。

发送UDP包也是通过DatagramPacket实现的,发送代码非常简单:

byte[] data = ...
packet.setData(data);
ds.send(packet);

客户端

和服务器端相比,客户端使用UDP时,只需要直接向服务器端发送UDP包,然后接收返回的UDP包:

DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
ds.setSoTimeout(1000);
ds.connect(InetAddress.getByName("localhost"), 6666); // 连接指定服务器和端口
// 发送:
byte[] data = "Hello".getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length);
ds.send(packet);
// 接收:
byte[] buffer = new byte[1024];
packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
ds.receive(packet);
String resp = new String(packet.getData(), packet.getOffset(), packet.getLength());
ds.disconnect();

客户端打开一个DatagramSocket使用以下代码:

DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
ds.setSoTimeout(1000);
ds.connect(InetAddress.getByName("localhost"), 6666);

客户端创建DatagramSocket实例时并不需要指定端口,而是由操作系统自动指定一个当前未使用的端口。紧接着,调用setSoTimeout(1000)设定超时1秒,意思是后续接收UDP包时,等待时间最多不会超过1秒,否则在没有收到UDP包时,客户端会无限等待下去。这一点和服务器端不一样,服务器端可以无限等待,因为它本来就被设计成长时间运行。

注意到客户端的DatagramSocket还调用了一个connect()方法“连接”到指定的服务器端。不是说UDP是无连接的协议吗?为啥这里需要connect()

这个connect()方法不是真连接,它是为了在客户端的DatagramSocket实例中保存服务器端的IP和端口号,确保这个DatagramSocket实例只能往指定的地址和端口发送UDP包,不能往其他地址和端口发送。这么做不是UDP的限制,而是Java内置了安全检查。

如果客户端希望向两个不同的服务器发送UDP包,那么它必须创建两个DatagramSocket实例。

后续的收发数据和服务器端是一致的。通常来说,客户端必须先发UDP包,因为客户端不发UDP包,服务器端就根本不知道客户端的地址和端口号。

如果客户端认为通信结束,就可以调用disconnect()断开连接:

ds.disconnect();

注意到disconnect()也不是真正地断开连接,它只是清除了客户端DatagramSocket实例记录的远程服务器地址和端口号,这样,DatagramSocket实例就可以连接另一个服务器端。

练习

使用UDP实现服务器和客户端通信

小结

使用UDP协议通信时,服务器和客户端双方无需建立连接:

  • 服务器端用DatagramSocket(port)监听端口;
  • 客户端使用DatagramSocket.connect()指定远程地址和端口;
  • 双方通过receive()send()读写数据;
  • DatagramSocket没有IO流接口,数据被直接写入byte[]缓冲区。

Comments

Make a comment

  • Index