一、前言：認識UDP

UDP，全稱User Datagram Protocol(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)，是Internet 協(xié)議集支持一個無連接的傳輸協(xié)議。UDP 為應用程序提供了一種無需建立連接就可以發(fā)送封裝的 IP 數(shù)據(jù)包的方法。

UDP主要用于不要求分組順序到達的傳輸中，分組傳輸順序的檢查與排序由應用層完成，提供面向報文的簡單不可靠信息傳送服務。UDP 協(xié)議基本上是IP協(xié)議與上層協(xié)議的接口，適用端口分別運行在同一臺設備上的多個應用程序。

二、UDP的特點(與TCP相比)

正是UDP提供不可靠服務，具有了TCP所沒有的優(yōu)勢。無連接使得它具有資源消耗小，處理速度快的優(yōu)點，所以音頻、視頻和普通數(shù)據(jù)在傳送時經(jīng)常使用UDP，偶爾丟失一兩個數(shù)據(jù)包，也不會對接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響。

UDP有別于TCP，有自己獨立的套接字(IP+Port)，它們的端口號不沖突。和TCP編程相比，UDP在使用前不需要進行連接，沒有流的概念。

如果說TCP協(xié)議通信與電話通信類似，那么UDP通信就與郵件通信類似：不需要實時連接，只需要目的地址；

UDP通信前不需要建立連接，只要知道地址（ip地址和端口號）就可以給對方發(fā)送信息；

基于用戶數(shù)據(jù)報文（包）讀寫；

UDP通信一般用于線路質(zhì)量好的環(huán)境，如局域網(wǎng)內(nèi)，如果是互聯(lián)網(wǎng)，往往應用于對數(shù)據(jù)完整性不是過于苛刻的場合，例如語音傳送等。

以上是對UDP的基本認識，與以前學習的理論相比，接下來的實踐更加有趣，實踐出真知。

三、UDP網(wǎng)絡Socket編程(Java實現(xiàn))

首先，熟悉java中UDP編程的幾個關(guān)鍵類：DatagramSocket（套接字類），DatagramPacket（數(shù)據(jù)報類），MulticastSocket。本篇主要使用前兩個。

1、創(chuàng)建客戶端

第一步，實例化一個數(shù)據(jù)報套接字，用于與服務器端進行通信。與TCP不同，UDP中只有DatagramSocket一種套接字，不區(qū)分服務端和客戶端，創(chuàng)建的時候并不需要指定目的地址，這也是TCP協(xié)議和UDP協(xié)議最大的不同點之一。

public UDPClient(String remoteIP,String remotePort) throws IOException{ this.remoteIP=InetAddress.getByName(remoteIP); this.remotePort=Integer.parseInt(remotePort); //創(chuàng)建UDP套接字，系統(tǒng)隨機選定一個未使用的UDP端口綁定 socket=new DatagramSocket();}

第二步， 創(chuàng)建UDP數(shù)據(jù)報，實現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法。UDP發(fā)送數(shù)據(jù)是基于報文DatagramPacket，網(wǎng)絡中傳遞的UDP數(shù)據(jù)都要封裝在這種自包含的報文中。

實現(xiàn)DatagramPacket發(fā)送數(shù)據(jù)的方法：

//定義一個數(shù)據(jù)的發(fā)送方法public void send(String msg){ try { //將待發(fā)送的字符串轉(zhuǎn)為字節(jié)數(shù)組 byte[] outData=msg.getBytes('utf-8'); //構(gòu)建用于發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，構(gòu)造方法中傳入遠程通信方（服務器）的ip地址和端口 DatagramPacket outPacket=new DatagramPacket(outData,outData.length,remoteIP,remotePort); //給UDP發(fā)送數(shù)據(jù)報 socket.send(outPacket); }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); }}

DatagramPacket接收數(shù)據(jù)的方法：

//定義一個數(shù)據(jù)的發(fā)送方法public void send(String msg){ try { //將待發(fā)送的字符串轉(zhuǎn)為字節(jié)數(shù)組 byte[] outData=msg.getBytes('utf-8'); //構(gòu)建用于發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，構(gòu)造方法中傳入遠程通信方（服務器）的ip地址和端口 DatagramPacket outPacket=new DatagramPacket(outData,outData.length,remoteIP,remotePort); //給UDP發(fā)送數(shù)據(jù)報 socket.send(outPacket); }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); }}

可以看到，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)中使用DatagramSocket的實例的send和receive方法，這就是數(shù)據(jù)報套接字的兩個重要方法。

通信結(jié)束，銷毀Socket的方法如下：

public void close(){ if (socket!=null) socket.close();}

到這里，客戶端已全部完成，等待接下來與服務端的通信...

2、客戶端圖形界面

現(xiàn)在，設計客戶端通信的簡單界面，一方面可以更方便的和服務器連續(xù)對話通信，另一方面，有了圖形界面，體驗感更加！圖形化界面主要使用JavaFX實現(xiàn)，代碼容易看懂。

import javafx.application.Application;import javafx.event.EventHandler;import javafx.geometry.Insets;import javafx.geometry.Pos;import javafx.scene.Scene;import javafx.scene.control.*;import javafx.scene.input.KeyCode;import javafx.scene.input.KeyEvent;import javafx.scene.layout.BorderPane;import javafx.scene.layout.HBox;import javafx.scene.layout.Priority;import javafx.scene.layout.VBox;import javafx.stage.Stage;import java.io.IOException;public class UDPClientFX extends Application { private Button btnExit=new Button('退出'); private Button btnSend = new Button('發(fā)送'); private TextField tfSend=new TextField();//輸入信息區(qū)域 private TextArea taDisplay=new TextArea();//顯示區(qū)域 private TextField ipAddress=new TextField();//填寫ip地址 private TextField tfport=new TextField();//填寫端口 private Button btConn=new Button('連接'); private UDPClient UDPClient; private String ip; private String port; @Override public void start(Stage primaryStage) { BorderPane mainPane=new BorderPane(); //連接服務器區(qū)域 HBox hBox1=new HBox(); hBox1.setSpacing(10); hBox1.setPadding(new Insets(10,20,10,20)); hBox1.setAlignment(Pos.CENTER); hBox1.getChildren().addAll(new Label('ip地址：'),ipAddress,new Label('端口：'),tfport,btConn); mainPane.setTop(hBox1); VBox vBox=new VBox(); vBox.setSpacing(10); vBox.setPadding(new Insets(10,20,10,20)); vBox.getChildren().addAll(new Label('信息顯示區(qū)'),taDisplay,new Label('信息輸入?yún)^(qū)'),tfSend); VBox.setVgrow(taDisplay, Priority.ALWAYS); mainPane.setCenter(vBox); HBox hBox=new HBox(); hBox.setSpacing(10); hBox.setPadding(new Insets(10,20,10,20)); hBox.setAlignment(Pos.CENTER_RIGHT); hBox.getChildren().addAll(btnSend,btnExit); mainPane.setBottom(hBox); Scene scene =new Scene(mainPane,700,500); primaryStage.setScene(scene); primaryStage.show(); //連接服務器之前，發(fā)送bye后禁用發(fā)送按鈕，禁用Enter發(fā)送信息輸入?yún)^(qū)域，禁用下載按鈕 btnSend.setDisable(true); tfSend.setDisable(true); //連接按鈕 btConn.setOnAction(event -> { ip=ipAddress.getText().trim(); port=tfport.getText().trim(); try {UDPClient = new UDPClient(ip,port);//連接服務器之后未結(jié)束服務前禁用再次連接btConn.setDisable(true);//重新連接服務器時啟用輸入發(fā)送功能tfSend.setDisable(false);btnSend.setDisable(false); } catch (IOException e) {e.printStackTrace(); } }); //發(fā)送按鈕事件 btnSend.setOnAction(event -> { String msg=tfSend.getText(); UDPClient.send(msg);//向服務器發(fā)送一串字符 taDisplay.appendText('客戶端發(fā)送：'+msg+'n'); String Rmsg=null; Rmsg=UDPClient.receive();// System.out.println(Rmsg); taDisplay.appendText(Rmsg+'n'); if (msg.equals('bye')){btnSend.setDisable(true);//發(fā)送bye后禁用發(fā)送按鈕tfSend.setDisable(true);//禁用Enter發(fā)送信息輸入?yún)^(qū)域//結(jié)束服務后再次啟用連接按鈕btConn.setDisable(false); } tfSend.clear(); }); //對輸入?yún)^(qū)域綁定鍵盤事件 tfSend.setOnKeyPressed(new EventHandler<KeyEvent>() { @Override public void handle(KeyEvent event) {if(event.getCode()==KeyCode.ENTER){ String msg=tfSend.getText(); UDPClient.send(msg);//向服務器發(fā)送一串字符 taDisplay.appendText('客戶端發(fā)送：'+msg+'n'); String Rmsg=null; Rmsg=UDPClient.receive(); taDisplay.appendText(Rmsg+'n'); if (msg.equals('bye')){ tfSend.setDisable(true);//禁用Enter發(fā)送信息輸入?yún)^(qū)域 btnSend.setDisable(true);//發(fā)送bye后禁用發(fā)送按鈕 //結(jié)束服務后再次啟用連接按鈕 btConn.setDisable(false); } tfSend.clear();} } });btnExit.setOnAction(event -> { try {exit(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); } }); //窗體關(guān)閉響應的事件,點擊右上角的×關(guān)閉,客戶端也關(guān)閉 primaryStage.setOnCloseRequest(event -> { try {exit(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); } }); //信息顯示區(qū)鼠標拖動高亮文字直接復制到信息輸入框，方便選擇文件名 //taDispaly為信息選擇區(qū)的TextArea，tfSend為信息輸入?yún)^(qū)的TextField //為taDisplay的選擇范圍屬性添加監(jiān)聽器，當該屬性值變化(選擇文字時)，會觸發(fā)監(jiān)聽器中的代碼 taDisplay.selectionProperty().addListener(((observable, oldValue, newValue) -> { //只有當鼠標拖動選中了文字才復制內(nèi)容 if(!taDisplay.getSelectedText().equals(''))tfSend.setText(taDisplay.getSelectedText()); })); } private void exit() throws InterruptedException { if (UDPClient!=null){ //向服務器發(fā)送關(guān)閉連接的約定信息 UDPClient.send('bye'); UDPClient.close(); } System.exit(0); } public static void main (String[] args) { launch(args); }}

重點在各個控件的事件處理邏輯上，需避免要一些誤操作導致異常拋出，如：連接服務器前禁用發(fā)送按鈕，在連接服務器成功后禁用連接按鈕，禁用輸入?yún)^(qū)等。另外，實現(xiàn)了回車發(fā)送的快捷功能，詳見代碼的鍵盤事件綁定部分。

還有，約定發(fā)送'bye'或者退出按鈕結(jié)束通信關(guān)閉Socket。

成功連接后：

3、創(chuàng)建服務器端

服務器端為客戶端提供服務，實現(xiàn)通信。這里包括了幾個方法Service(),udpSend()和udpReceive().

首先，我將UDP數(shù)據(jù)報發(fā)送和接收寫成一個方法，作為整體方便多次調(diào)用。

public DatagramPacket udpReceive() throws IOException { DatagramPacket receive; byte[] dataR = new byte[1024]; receive = new DatagramPacket(dataR, dataR.length); socket.receive(receive); return receive;}public void udpSend(String msg,InetAddress ipRemote,int portRemote) throws IOException { DatagramPacket sendPacket; byte[] dataSend = msg.getBytes(); sendPacket = new DatagramPacket(dataSend,dataSend.length,ipRemote,portRemote); socket.send(sendPacket);}

與TCP的Socket通信不同，需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成字節(jié)數(shù)據(jù)形式，封裝成數(shù)據(jù)報進行傳輸，接收時解析數(shù)據(jù)為字節(jié)，再進行讀取。

服務器端核心部分為Service()方法，實例化一個DatagramSocket類套接字，實現(xiàn)循環(huán)與客戶端的通信。

與客戶端約定的結(jié)束標志'bye'進行處理，結(jié)束對話。

public DatagramPacket udpReceive() throws IOException { DatagramPacket receive; byte[] dataR = new byte[1024]; receive = new DatagramPacket(dataR, dataR.length); socket.receive(receive); return receive;}public void udpSend(String msg,InetAddress ipRemote,int portRemote) throws IOException { DatagramPacket sendPacket; byte[] dataSend = msg.getBytes(); sendPacket = new DatagramPacket(dataSend,dataSend.length,ipRemote,portRemote); socket.send(sendPacket);}

四、服務器端和客戶端完整代碼

服務器端：

public DatagramPacket udpReceive() throws IOException { DatagramPacket receive; byte[] dataR = new byte[1024]; receive = new DatagramPacket(dataR, dataR.length); socket.receive(receive); return receive;}public void udpSend(String msg,InetAddress ipRemote,int portRemote) throws IOException { DatagramPacket sendPacket; byte[] dataSend = msg.getBytes(); sendPacket = new DatagramPacket(dataSend,dataSend.length,ipRemote,portRemote); socket.send(sendPacket);}

客戶端：

//UDPClient.javaimport java.io.IOException;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;import java.net.InetAddress;public class UDPClient { private int remotePort; private InetAddress remoteIP; private DatagramSocket socket; //用于接收數(shù)據(jù)的報文字節(jié)數(shù)組緩存最最大容量，字節(jié)為單位 private static final int MAX_PACKET_SIZE=512; public UDPClient(String remoteIP,String remotePort) throws IOException{ this.remoteIP=InetAddress.getByName(remoteIP); this.remotePort=Integer.parseInt(remotePort); //創(chuàng)建UDP套接字，系統(tǒng)隨機選定一個未使用的UDP端口綁定 socket=new DatagramSocket(); } //定義一個數(shù)據(jù)的發(fā)送方法 public void send(String msg){ try { //將待發(fā)送的字符串轉(zhuǎn)為字節(jié)數(shù)組 byte[] outData=msg.getBytes('utf-8'); //構(gòu)建用于發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，構(gòu)造方法中傳入遠程通信方（服務器）的ip地址和端口 DatagramPacket outPacket=new DatagramPacket(outData,outData.length,remoteIP,remotePort); //給UDP發(fā)送數(shù)據(jù)報 socket.send(outPacket); }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); } } public String receive(){ String msg; //準備空的數(shù)據(jù)報文 DatagramPacket inPacket=new DatagramPacket(new byte[MAX_PACKET_SIZE],MAX_PACKET_SIZE); try { //讀取報文，阻塞語句，有數(shù)據(jù)就裝包在inPacket報文中，以裝完或裝滿為止 socket.receive(inPacket); //將接收到的字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)為對應的字符串 msg=new String(inPacket.getData(),0,inPacket.getLength(),'utf-8'); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); msg=null; } return msg; } public void close(){ if (socket!=null) socket.close(); }}

五、效果展示

六、總結(jié)

這一篇詳細記錄學習運用java進行網(wǎng)絡編程，基于UDP套接字(Socket)實現(xiàn)服務器與客戶端間的通信，在實戰(zhàn)案例中更深刻理解UDP的實現(xiàn)原理，掌握UDP實踐應用步驟。

起初完成UDP通信時，遇到了幾個問題，相比較TCP的實現(xiàn)，確實體會到數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程的不同，UDP服務和客戶端共用了一個DatagramSocket，另外需要DatagramPacket數(shù)據(jù)報的協(xié)作。另外，UDP沒有數(shù)據(jù)流的概念，所以讀寫不同于TCP，需要以字節(jié)數(shù)據(jù)進行讀取。

到此這篇關(guān)于java實現(xiàn)基于UDP協(xié)議網(wǎng)絡Socket編程(C/S通信)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java UDP協(xié)議Socket編程內(nèi)容請搜索好吧啦網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持好吧啦網(wǎng)！