java UDP Socket

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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，处于IP协议的上一层。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

java代码：

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import java.io.IOException;

import java.net.DatagramPacket;

import java.net.DatagramSocket;

import java.net.InetAddress;

import java.net.InetSocketAddress;

import java.net.SocketException;

/**

* Copyright 2007 GuangZhou Cotel Co. Ltd.

* All right reserved.

* UTP服务类.

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* @version 1.0

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:32:31

*/

public class UdpServerSocket {

private byte[] buffer = new byte[1024];

private DatagramSocket ds = null;

private DatagramPacket packet = null;

private InetSocketAddress socketAddress = null;

private String orgIp;

/**

* 构造函数，绑定主机和端口.

* @param host 主机

* @param port 端口

* @throws Exception

*/

public UdpServerSocket(String host, int port) throws Exception {

socketAddress = new InetSocketAddress(host, port);

ds = new DatagramSocket(socketAddress);

System.out.println("服务端启动!");

}

public final String getOrgIp() {

return orgIp;

}

/**

* 设置超时时间，该方法必须在bind方法之后使用.

* @param timeout 超时时间

* @throws Exception

*/

public final void setSoTimeout(int timeout) throws Exception {

ds.setSoTimeout(timeout);

}

/**

* 获得超时时间.

* @return 返回超时时间.

* @throws Exception

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:34:36

*/

public final int getSoTimeout() throws Exception {

return ds.getSoTimeout();

}

/**

* 绑定监听地址和端口.

* @param host 主机IP

* @param port 端口

* @throws SocketException

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:36:17

*/

public final void bind(String host, int port) throws SocketException {

socketAddress = new InetSocketAddress(host, port);

ds = new DatagramSocket(socketAddress);

}

/**

* 接收数据包，该方法会造成线程阻塞.

* @return 返回接收的数据串信息

* @throws IOException

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:38:24

*/

public final String receive() throws IOException {

packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

ds.receive(packet);

orgIp = packet.getAddress().getHostAddress();

String info = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());

System.out.println("接收信息：" + info);

return info;

}

/**

* 将响应包发送给请求端.

* @param bytes 回应报文

* @throws IOException

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午11:05:31

*/

public final void response(String info) throws IOException {

System.out.println("客户端地址 : " + packet.getAddress().getHostAddress()

+ ",端口：" + packet.getPort());

DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, packet

.getAddress(), packet.getPort());

dp.setData(info.getBytes());

ds.send(dp);

}

/**

* 设置报文的缓冲长度.

* @param bufsize 缓冲长度

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:47:49

*/

public final void setLength(int bufsize) {

packet.setLength(bufsize);

}

/**

* 获得发送回应的IP地址.

* @return 返回回应的IP地址

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:48:27

*/

public final InetAddress getResponseAddress() {

return packet.getAddress();

}

/**

* 获得回应的主机的端口.

* @return 返回回应的主机的端口.

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:48:56

*/

public final int getResponsePort() {

return packet.getPort();

}

/**

* 关闭udp监听口.

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:49:23

*/

public final void close() {

try {

ds.close();

} catch (Exception ex) {

ex.printStackTrace();

}

}

/**

* 测试方法.

* @param args

* @throws Exception

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:49:50

*/

public static void main(String[] args) throws Exception {

String serverHost = "127.0.0.1";

int serverPort = 3344;

UdpServerSocket udpServerSocket = new UdpServerSocket(serverHost, serverPort);

while (true) {

udpServerSocket.receive();

udpServerSocket.response("你好,sterning!");

}

}

}

2. UDP客户端程序

java代码：

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import java.io.*;

import java.net.*;

/**

* Copyright 2007 GuangZhou Cotel Co. Ltd.

* All right reserved.

* UDP客户端程序，用于对服务端发送数据，并接收服务端的回应信息.

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* @version 1.0

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:54:23

*/

public class UdpClientSocket {

private byte[] buffer = new byte[1024];

private DatagramSocket ds = null;

/**

* 构造函数，创建UDP客户端

* @throws Exception

*/

public UdpClientSocket() throws Exception {

ds = new DatagramSocket();

}

/**

* 设置超时时间，该方法必须在bind方法之后使用.

* @param timeout 超时时间

* @throws Exception

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:55:12

*/

public final void setSoTimeout(final int timeout) throws Exception {

ds.setSoTimeout(timeout);

}

/**

* 获得超时时间.

* @return 返回超时时间

* @throws Exception

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:55:25

*/

public final int getSoTimeout() throws Exception {

return ds.getSoTimeout();

}

public final DatagramSocket getSocket() {

return ds;

}

/**

* 向指定的服务端发送数据信息.

* @param host 服务器主机地址

* @param port 服务端端口

* @param bytes 发送的数据信息

* @return 返回构造后俄数据报

* @throws IOException

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午11:02:41

*/

public final DatagramPacket send(final String host, final int port,

final byte[] bytes) throws IOException {

DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress

.getByName(host), port);

ds.send(dp);

return dp;

}

/**

* 接收从指定的服务端发回的数据.

* @param lhost 服务端主机

* @param lport 服务端端口

* @return 返回从指定的服务端发回的数据.

* @throws Exception

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:52:36

*/

public final String receive(final String lhost, final int lport)

throws Exception {

DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

ds.receive(dp);

String info = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());

return info;

}

/**

* 关闭udp连接.

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午10:53:52

*/

public final void close() {

try {

ds.close();

} catch (Exception ex) {

ex.printStackTrace();

}

}

/**

* 测试客户端发包和接收回应信息的方法.

* @param args

* @throws Exception

* @author <a href="mailto:xiexingxing1121@126.com">AmigoXie</a>

* Creation date: 2007-8-16 - 下午11:03:54

*/

public static void main(String[] args) throws Exception {

UdpClientSocket client = new UdpClientSocket();

String serverHost = "127.0.0.1";

int serverPort = 3344;

client.send(serverHost, serverPort, ("你好，阿蜜果!").getBytes());

String info = client.receive(serverHost, serverPort);

System.out.println("服务端回应数据：" + info);

}

}