一. UDP协议定义
UDP协议的全称是用户数据报,在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包。在OSI模型中,在第四层——传输层,与TCP处于同一层。UDP有不提供数据报分组、组装和不能对数据包的排序的缺点,也就是说,当报文发送之后,是无法得知其是否安全完整到达的。
二. 使用UDP的原因
它不属于连接型协议,因而具有资源消耗小,处理速度快的优点,所以通常音频、视频和普通数据在传送时使用UDP较多,因为它们即使偶尔丢失一两个数据包,也不会对接收结果产生太大影响。比如我们聊天用的ICQ和OICQ就是使用的UDP协议。在选择使用协议的时候,选择UDP必须要谨慎。在网络质量令人不十分满意的环境下,UDP协议数据包丢失会比较严重。
三. 在Java中使用UDP协议编程的相关类
1. InetAddress
用于描述和包装一个Internet IP地址。有如下方法返回实例:
getLocalhost():返回封装本地地址的实例。
getAllByName(String host):返回封装Host地址的InetAddress实例数组。
getByName(String host):返回一个封装Host地址的实例。其中,Host可以是域名或者是一个合法的IP地址。
InetAddress.getByAddress(addr):根据地址串返回InetAddress实例。
InetAddress.getByAddress(host, addr):根据主机地符串和地址串返回InetAddress实例。
2. DatagramSocket
用于接收和发送UDP的Socket实例。该类有3个构造函数:
DatagramSocket():通常用于客户端编程,它并没有特定监听的端口,仅仅使用一个临时的。程序会让操作系统分配一个可用的端口。
DatagramSocket(int port):创建实例,并固定监听Port端口的报文。通常用于服务端
DatagramSocket(int port, InetAddress localAddr):这是个非常有用的构建器,当一台机器拥有多于一个IP地址的时候,由它创建的实例仅仅接收来自LocalAddr的报文。
DatagramSocket具有的主要方法如下:
1)receive(DatagramPacket d):接收数据报文到d中。receive方法产生一个“阻塞”。“阻塞”是一个专业名词,它会产生一个内部循环,使程序暂停在这个地方,直到一个条件触发。
2)send(DatagramPacket dp):发送报文dp到目的地。
3)setSoTimeout(int timeout):设置超时时间,单位为毫秒。
4)close():关闭DatagramSocket。在应用程序退出的时候,通常会主动释放资源,关闭Socket,但是由于异常地退出可能造成资源无法回收。所以,应该在程序完成时,主动使用此方法关闭Socket,或在捕获到异常抛出后关闭Socket。
3. DatagramPacket
用于处理报文,它将Byte数组、目标地址、目标端口等数据包装成报文或者将报文拆卸成Byte数组。应用程序在产生数据包是应该注意,TCP/IP规定数据报文大小最多包含65507个,通常主机接收548个字节,但大多数平台能够支持8192字节大小的报文。DatagramPacket类的构建器共有4个:
DatagramPacket(byte[] buf, int length):将数据包中Length长的数据装进Buf数组,一般用来接收客户端发送的数据。
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length):将数据包中从Offset开始、Length长的数据装进Buf数组。
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress clientAddress, int clientPort):从Buf数组中,取出Length长的数据创建数据包对象,目标是clientAddress地址,clientPort端口,通常用来发送数据给客户端。
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, InetAddress clientAddress, int clientPort):从Buf数组中,取出Offset开始的、Length长的数据创建数据包对象,目标是clientAddress地址,clientPort端口,通常用来发送数据给客户端。
主要的方法如下:
1)getData(): 从实例中取得报文的Byte数组编码。
2)setDate(byte[] buf):将byte数组放入要发送的报文中。
四. 实例解析
下面让我们来看一个UDP的服务端和客户端交互通信的例子,在本例中,服务端循环等待客户端发送的信息,并对其进行回应,客户端向服务端发送信息,并接收服务端的回应信息。代码如下:
1.UDP的服务端程序
下面是模拟QQ对话的案例
实体类(封装的传输信息)
package com.javase.socket.UDPDemo; import java.io.Serializable; import java.util.Map; public class MessageInfo implements Serializable { /** * */ private static final long serialVersionUID = 1L; private String username; private String ip; private Integer port; private Map<String,Object> map = null; private String info; public String getIp() { return ip; } public void setIp(String ip) { this.ip = ip; } public void setPort(Integer port) { this.port = port; } public Map<String, Object> getMap() { return map; } public void setMap(Map<String, Object> map) { this.map = map; } public String getInfo() { return info; } public void setInfo(String info) { this.info = info; } public Integer getPort() { return port; } public String getUsername() { return username; } public void setUsername(String username) { this.username = username; } }
Servie(服务端)
package com.javase.socket.UDPDemo; import java.io.ByteArrayInputStream; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.ObjectInputStream; import java.io.ObjectOutputStream; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetAddress; import java.net.InetSocketAddress; import java.net.SocketException; import java.util.Scanner; public class Service extends Thread { //定义服务器端连接客户端的对象 private DatagramSocket serverSocket = null; //初始化数据报 private DatagramPacket packet = null; //初始化服务器地址对象 private InetSocketAddress address = null; //初始化客户端地址对象 private InetSocketAddress addressClient = null; private Scanner scanner = null; /** *构造方法 */ public Service(){ } /** *构造方法 */ public Service(String addr,Integer port){ try { init(addr,port); } catch (SocketException e) { e.printStackTrace(); } } /** *初始化相关数据 * @throws SocketException */ public void init(String addr,Integer port) throws SocketException{ address = new InetSocketAddress(addr, port); serverSocket = new DatagramSocket(address); scanner= new Scanner(System.in); } /** *线程的运行方法 */ @Override public void run() { System.out.println("XXX聊天窗口已经启动........................"); byte[] data = null; try { while(true){ data = new byte[1024]; //接收客户端数据 MessageInfo messageInfo = (MessageInfo) receiveRequestClient(data); //响应客户端数据 //InetAddress address = InetAddress.getByName(messageInfo.getIp()); InetAddress address =packet.getAddress(); //int port = messageInfo.getPort(); int port = packet.getPort(); System.out.println(messageInfo.getUsername()+"说:"+messageInfo.getInfo()); //响应 messageInfo = new MessageInfo(); System.out.print("XXX说:"); String info =scanner.next(); System.out.println(); messageInfo.setInfo(info); messageInfo.setUsername("XXX"); addressClient = new InetSocketAddress(address, port); ByteArrayOutputStream bs=new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream bo=new ObjectOutputStream(bs); bo.writeObject(messageInfo); byte[] dataClient = null; dataClient=bs.toByteArray(); sendResposeClient(dataClient, addressClient); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } } /** *接收客户端的请求 (接收数据之前处于阻塞状态) * @throws IOException * @throws ClassNotFoundException */ public Object receiveRequestClient( byte[] data) throws IOException, ClassNotFoundException{ //初始化数据报 packet = new DatagramPacket(data, data.length); //等待接收数据 serverSocket.receive(packet); //将读过来的数据转换成字符串 ByteArrayInputStream bs=new ByteArrayInputStream(packet.getData()); ObjectInputStream os=new ObjectInputStream(bs); MessageInfo message = (MessageInfo)os.readObject(); return message; } /** *响应客户端的请求 * @throws IOException */ public void sendResposeClient(byte[] data,InetSocketAddress address) throws IOException{ //初始化一个数据报信息 packet = new DatagramPacket(data, data.length, address); //发送 serverSocket.send(packet); } /** *关闭dagramSocket、 * */ public void closeServer(){ } public static void main(String[] args) { Service service = new Service("localhost", 8091); service.start(); } }
Client(客户端)
package com.javase.socket.UDPDemo; import java.io.ByteArrayInputStream; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.ObjectInputStream; import java.io.ObjectOutputStream; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetAddress; import java.net.InetSocketAddress; import java.net.SocketException; import java.net.UnknownHostException; import java.util.Scanner; public class Client extends Thread { //定义服务器端连接客户端的对象 private DatagramSocket serverSocket = null; //初始化数据报 private DatagramPacket packet = null; //初始化服务器地址对象 private InetSocketAddress address = null; //初始化客户端地址对象 private InetSocketAddress addressClient = null; private InetAddress inetAddress = null; private Scanner scanner = null; /** * 构造方法 */ public Client(){ } /** * 构造方法 */ public Client(String ip,Integer port){ try { init(ip,port); } catch (SocketException e) { e.printStackTrace(); } catch (UnknownHostException e) { e.printStackTrace(); } } /** *初始化相关数据 * @throws SocketException * @throws UnknownHostException */ public void init(String ip,Integer port) throws SocketException, UnknownHostException{ serverSocket = new DatagramSocket(); inetAddress = InetAddress.getByName(ip); address = new InetSocketAddress(inetAddress, port); scanner= new Scanner(System.in); } /** *线程的执行方法 */ @Override public void run() { System.out.println("XXX开启对话............."); MessageInfo message = null; try { while(true){ System.out.print("XXX说:"); String info = scanner.next(); System.out.println(); message = new MessageInfo(); message.setIp("localhost"); message.setPort(12581); message.setInfo(info); message.setUsername("XXX"); byte[] data=null; ByteArrayOutputStream bs=new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream bo=new ObjectOutputStream(bs); bo.writeObject(message); data=bs.toByteArray(); sendRequestServer(data, address); byte[] dataClient = new byte[1024]; receiveResponseServer(dataClient); } } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (ClassNotFoundException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } /** *响应客户端的请求 * @throws IOException * @throws ClassNotFoundException */ public void receiveResponseServer( byte[] data) throws IOException, ClassNotFoundException{ //初始化数据报 packet = new DatagramPacket(data, data.length); //等待接收数据 serverSocket.receive(packet); ByteArrayInputStream bs=new ByteArrayInputStream(packet.getData()); ObjectInputStream os=new ObjectInputStream(bs); MessageInfo message = (MessageInfo)os.readObject(); System.out.println(message.getUsername()+"说:"+message.getInfo()); } /** *发送客户端的请求 * @throws IOException */ public void sendRequestServer(byte[] data,InetSocketAddress address) throws IOException{ //初始化一个数据报信息 packet = new DatagramPacket(data, data.length, address); //发送 serverSocket.send(packet); } public static void main(String[] args) { Client client = new Client("localhost", 8091); client.setPriority(4); client.start(); } }
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