Java 基础 48 UDP 协议

1.1 UDP概述

  UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。

  由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，因为这种情况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。

  但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。UDP的交换过程如下图所示。

UDP交换

1.2 DatagramPacket

  前面介绍了UDP是一种面向无连接的协议，因此，在通信时发送端和接收端不用建立连接。UDP通信的过程就像是货运公司在两个码头间发送货物一样。在码头发送和接收货物时都需要使用集装箱来装载货物，UDP通信也是一样，发送和接收的数据也需要使用“集装箱”进行打包，为此JDK中提供了一个DatagramPacket类，该类的实例对象就相当于一个集装箱，用于封装UDP通信中发送或者接收的数据。

  想要创建一个DatagramPacket对象，首先需要了解一下它的构造方法。在创建发送端和接收端的DatagramPacket对象时，使用的构造方法有所不同，接收端的构造方法只需要接收一个字节数组来存放接收到的数据，而发送端的构造方法不但要接收存放了发送数据的字节数组，还需要指定发送端IP地址和端口号。

  接下来根据API文档的内容，对DatagramPacket的构造方法进行逐一详细地讲解。

DatagramPacket(byte[] buf, int length) 
          构造 DatagramPacket，用来接收长度为 length 的数据包。

  使用该构造方法在创建DatagramPacket对象时，指定了封装数据的字节数组和数据的大小，没有指定IP地址和端口号。很明显，这样的对象只能用于接收端，不能用于发送端。因为发送端一定要明确指出数据的目的地(ip地址和端口号)，而接收端不需要明确知道数据的来源，只需要接收到数据即可。

DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port) 
          构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。

  使用该构造方法在创建DatagramPacket对象时，不仅指定了封装数据的字节数组和数据的大小，还指定了数据包的目标IP地址（addr）和端口号（port）。该对象通常用于发送端，因为在发送数据时必须指定接收端的IP地址和端口号，就好像发送货物的集装箱上面必须标明接收人的地址一样。
  上面我们讲解了DatagramPacket的构造方法，接下来对DatagramPacket类中的常用方法进行详细地讲解，如下表所示。

常用方法
InetAddress	getAddress()
byte[]	getData()
int	getLength()

1.3 DatagramSocket

  DatagramPacket数据包的作用就如同是“集装箱”，可以将发送端或者接收端的数据封装起来。然而运输货物只有“集装箱”是不够的，还需要有码头。在程序中需要实现通信只有DatagramPacket数据包也同样不行，为此JDK中提供的一个DatagramSocket类。DatagramSocket类的作用就类似于码头，使用这个类的实例对象就可以发送和接收DatagramPacket数据包，发送数据的过程如下图所示。

发送与接受

  在创建发送端和接收端的DatagramSocket对象时，使用的构造方法也有所不同，下面对DatagramSocket类中常用的构造方法进行讲解。

DatagramSocket() 
          构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。

  该构造方法用于创建发送端的DatagramSocket对象，在创建DatagramSocket对象时，并没有指定端口号，此时，系统会分配一个没有被其它网络程序所使用的端口号。

DatagramSocket(int port) 
          创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。

  该构造方法既可用于创建接收端的DatagramSocket对象，又可以创建发送端的DatagramSocket对象，在创建接收端的DatagramSocket对象时，必须要指定一个端口号，这样就可以监听指定的端口。

  上面我们讲解了DatagramSocket的构造方法，接下来对DatagramSocket类中的常用方法进行详细地讲解。

 void receive(DatagramPacket p) 
          从此套接字接收数据报包。 
 void send(DatagramPacket p) 
          从此套接字发送数据报包 

1.4 UDP实现

2.3.1 案例代码

 package com.itheima_02;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;

/*
 * 使用UDP协议发送数据
        创建发送端Socket对象
        创建数据并打包
        发送数据
        释放资源
 * 
 * DatagramSocket:此类表示用来发送和接收数据,基于UDP协议的
 * 
 * DatagramSocket() ：创建Socket对象并随机分配端口号
 * DatagramSocket(int port) ：创建Socket对象并指定端口号
 */
public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException  {
        //创建发送端Socket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
        //创建数据并打包
        /*
         * DatagramPacket :此类表示数据报包
         * 数据 byte[]
         * 设备的地址 ip
         * 进程的地址  端口号
           DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port) 
         */
        
        String s = "hello udp,im comming!";
        byte[] bys = s.getBytes();
        int length = bys.length;
        InetAddress address = InetAddress.getByName("itheima");//发送给当前设备
        int port = 8888;
        //打包
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,length,address,port);
        //发送数据
        ds.send(dp);
        //释放资源
        ds.close();
    }
}

package com.itheima_02;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

/*
 * 使用UDP协议接收数据
        创建接收端Socket对象
        接收数据
        解析数据
        输出数据
        释放资源

 */
public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建接收端Socket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);
        //接收数据
        //DatagramPacket(byte[] buf, int length) 
        byte[] bys = new byte[1024];
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length);
                
        System.out.println(1);
        ds.receive(dp);//阻塞
        System.out.println(2);
        
        //解析数据
        //InetAddress getAddress() : 获取发送端的IP对象
        InetAddress address = dp.getAddress();
        //byte[] getData()  ：获取接收到的数据，也可以直接使用创建包对象时的数组
        byte[] data = dp.getData();
        //int getLength()  ：获取具体收到数据的长度
        int length = dp.getLength();
        
        
        
        //输出数据
        System.out.println("sender ---> " + address.getHostAddress());
        //System.out.println(new String(data,0,length));
        System.out.println(new String(bys,0,length));
        //释放资源
        ds.close();

    }
}