Java中的UDP通信

小咪咪 2024-03-24 11:24 60阅读 0赞

## 1 UDP通信机制 ##

Internet 协议集支持一个无连接的传输协议，该协议称为用户数据报协议（*UDP*，User Datagram Protocol）。与TCP协议不同，*UDP* 为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据包的方法。在发送数据前，需要进行封包操作（使用 DatagramPacket 类），才能发送和接收数据（使用 DatagramSocket 类）。

使用UDP传输数据时，可能存在的问题有：

丢失包；

乱序；

错误包；

数据包的重复发送。

通常需要使用UDP的场景主要是对数据流要求不高时，如视频流、音频流等。

## 2 UDP 通信编程的一般步骤 ##

*  创建客户端的 DatagramSocket 并定义客户端用来接收报文的端口；
 *  创建服务器端的 DatagramSocket 并定义服务端用来接收报文的端口；
 *  在服务器端创建 DatagramPacket 对象，封装待发送的数据包；
 *  客户端发送报文；
 *  服务器端接收报文。

## 3 服务端 ##

服务端接收数据使用 `DatagramSocket`对象，创建对象时，需要指定一个用于接收请求的端口。

import java.net.DatagramPacket;
    import java.net.DatagramSocket;
    
    public class UdpServer {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                //创建服务端接收数据的 DatagramSocket 对象
                DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(5555);
                //创建数据缓冲区
                byte[] buff = new byte[1024];
                //创建数据报的包对象
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buff, buff.length);
                //等待接收客户端发送的数据
                datagramSocket.receive(packet);
                //获取数据
                String input = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
    
                System.out.println("接收到客户端的请求： " + input);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

在接收客户端发来的请求时，使用了字节缓冲区，可以一次性接收 1024 个字节的数据，可以减少网络IO的操作。

在服务端和客户端之间的数据流使用 `DatagramPacket` 封装，因此在接收数据时，应使用该对象进行接收。

`datagramSocket.receive(packet);`方法是一个阻塞式方法，当没有接收到数据时，程序将在这里等待，接收到数据后，才会继续执行下边的代码。

在接收到字节数据后，如果不想直接使用二进制数据，需要对数据进行转换。

在获取接收到的数据时，使用的是 `new String(packet.getData(), 0, packet.getLength())` ，并没有读取缓冲区的所有内容，因为当从网卡中读取的实际数据，若长度小于缓冲区长度时，其数据对于服务端来说是没有意义的。我们仅需要拿走实际接收到的数据报即可。

## 4 客户端 ##

创建客户端时，也需要创建一个 DatagramSocket 对象，同时指定发送数据的端口，如果和服务端在同一台机器上时，该端口应与服务端不同。

在客户端发送数据时，需要将数据封装到 DatagramPacket 对象中，同时需要指定接收数据的服务端IP及端口。

import java.net.DatagramPacket;
    import java.net.DatagramSocket;
    import java.net.InetSocketAddress;
    import java.util.Scanner;
    
    public class UdpClient {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                //创建数据发送对象，并指定要发送数据的端口
                DatagramSocket socket = new DatagramSocket(5556);
                //将要发送的数据转换为字节数组
                Scanner scanner = new Scanner(System.in);
                String output = scanner.next();
                byte[] bytes = output.getBytes();
                //创建数据报的包对象
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 5555));
                //发送消息
                socket.send(packet);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

## 5 通信 ##

### 5.1 不启动服务端 ###

当没有启动服务端，只启动客户端发送数据时，客户端将数据正常发出而没有报错。

![image.png][]

可见客户端在发送数据时，并没有对服务端进行检查。

### 5.2 启动服务端 ###

![image.png][image.png 1]

这是一次通信，如果想要建立多次通信，可以在服务端加上循环，方法同 TCP 通信类似。

[image.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/edaee94886f24673bee68c54307fba35.png
[image.png 1]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/1b2896230b3c46d8ac38f6e0f6ab2c2f.png