在Java中用DatagramSocket实现UDP协议编程
2017-11-13 17:33
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1.什么是UDP协议？
UDP( User Datagram Protocol )协议是用户数据报，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是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。
2.为什么要使用UDP？
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。但是由于UDP的特性：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。比如聊天用的ICQ和OICQ就是使用的UDP协议。
3.在Java中操纵UDP 使用位于JDK中Java.net包下的DatagramSocket和DatagramPacket类，可以非常方便地控制用户数据报文。
3.1 DatagramSocket类：创建接收和发送UDP的Socket实例
DatagramSocket()：创建实例。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。
DatagramSocket(int port)：创建实例，并固定监听Port端口的报文。
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
receive(DatagramPacket d)：接收数据报文到d中。receive方法产生一个“阻塞”。
send(DatagramPacket d)：发送报文d到目的地。
setSoTimeout(int timeout)：设置超时时间，单位为毫秒。
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Sock
注意：1.在创建DatagramSocket类实例时，如果端口已经被使用，会产生一个SocketException的异常抛出，并导致程序非法终止，这个异常应该注意捕获。
2.“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。
3.2 DatagramPacket：用于处理报文，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。
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress addr, int port)：从buf数组中，取出length长的数据创建数据包对象，目标是addr地址，port端口。
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, InetAddress address, int port)：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addr地址，port端口。
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)：将数据包中length长的数据装进buf数组。
getData()：它从实例中取得报文的byte数组编码。
4.编写程序演示使用UDP协议数据报的发送和接受分析
发送端
1. 建立udpsocket服务端点。该端点建立，系统会随机分配一个端口。如果不想随机配置，可以手动指定。 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9002);
2. 将数据进行packet包的封装，必须要指定目的地地址和端口。 byte[] buf = "hi 红军".getBytes(); DatagramPacket dp =new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("192.168.1.254"),9001);
3. 通过socket服务的send方法将该包发出。 ds.send(dp);
4. 将socket服务关闭。主要是关闭资源。 ds.close();
接收端
1. 建立udp的socket服务。要监听一个端口。 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9001);
2. 定义一个缓冲区，将该缓冲区封装到packet包中。 byte[] buf = new byte[1024]; DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);
3. 通过socket的receive方法将数据存入数据包中。 ds.receive(dp);
4. 通过数据包dp的方法getData()、getAddress()、getPort()等方法获取包中的指定信息。
5. 关闭socket。 ds.close();
5. 案例代码实现
案例说明:发送者发送数据到接受者那端，然后接受者那端再发送数据到发送者那端的小型案例
[java] view
plain copy
package net;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
public class Demo02 {
// 发送者--->客户端 客户端--->发送者
// 发送者发给客户端数据,客户端返回数据给发送者
public static void send() {
System.out.println("---send----");
// 发送端
try {
// 创建发送方的套接字 对象 采用9004默认端口号
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9004);
// 发送的内容
String text = "hi 红军!";
byte[] buf = text.getBytes();
// 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。
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length,
InetAddress.getByName("172.22.67.6"), 9001);
// 从此套接字发送数据报包
socket.send(packet);
// 接收，接收者返回的数据
displayReciveInfo(socket);
// 关闭此数据报套接字。
socket.close();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
public static void recive() {
System.out.println("---recive---");
// 接收端
try {
//创建接收方的套接字 对象 并与send方法中DatagramPacket的ip地址与端口号一致
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9001,
InetAddress.getByName("172.22.67.6"));
//接收数据的buf数组并指定大小
byte[] buf = new byte[1024];
//创建接收数据包，存储在buf中
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
//接收操作
socket.receive(packet);
byte data[] = packet.getData();// 接收的数据
InetAddress address = packet.getAddress();// 接收的地址
System.out.println("接收的文本:::" + new String(data));
System.out.println("接收的ip地址:::" + address.toString());
System.out.println("接收的端口::" + packet.getPort()); // 9004
// 告诉发送者 我接收完毕了
String temp = "我接收完毕了";
byte buffer[] = temp.getBytes();
//创建数据报，指定发送给 发送者的socketaddress地址
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(buffer, buffer.length,
packet.getSocketAddress());
//发送
socket.send(packet2);
//关闭
socket.close();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 接收数据并打印出来
*
* @param socket
* @throws IOException
*/
public static void displayReciveInfo(DatagramSocket socket)
throws IOException {
byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
socket.receive(packet);
byte data[] = packet.getData();// 接收的数据
InetAddress address = packet.getAddress();// 接收的地址
System.out.println("接收的文本:::" + new String(data));
System.out.println("接收的ip地址:::" + address.toString());
System.out.println("接收的端口::" + packet.getPort()); // 9004
}
public static void main(String[] args) {
new Thread() {
@Override
public void run() {
recive();
}
}.start();
new Thread() {
@Override
public void run() {
send();
}
}.start();
}
}
思考
1.为啥用线程去启动recive()方法和send()方法
2.如果不用线程启动会有什么样的效果，请解释?
3.如果把recive方法和send分别写在两个类中(一个发送者的类，一个接受者的类)，应该先运行那个类?
下面是按照思考3封装到两个类中一个是发送者，另一个是接受者考虑3的问题：
1.发送者
[java] view
plain copy
package net;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
public class Sender {
// 发送者--->客户端 客户端--->发送者
// 发送者发给客户端数据,客户端返回数据给发送者
public static void send() {
System.out.println("---send----");
// 发送端
try {
// 创建发送方的套接字 对象 采用9004默认端口号
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9004);
// 发送的内容
String text = "hi 红军!";
byte[] buf = text.getBytes();
// 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。
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length,
InetAddress.getByName("172.22.67.6"), 9001);
// 从此套接字发送数据报包
socket.send(packet);
// 接收，接收者返回的数据
displayReciveInfo(socket);
// 关闭此数据报套接字。
socket.close();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 接收数据并打印出来
*
* @param socket
* @throws IOException
*/
public static void displayReciveInfo(DatagramSocket socket)
throws IOException {
byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
socket.receive(packet);
byte data[] = packet.getData();// 接收的数据
InetAddress address = packet.getAddress();// 接收的地址
System.out.println("接收的文本:::" + new String(data));
System.out.println("接收的ip地址:::" + address.toString());
System.out.println("接收的端口::" + packet.getPort()); // 9004
}
public static void main(String[] args) {
send();
}
}
2.接受者
[java] view
plain copy
package net;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
public class Receiver {
public static void recive() {
System.out.println("---recive---");
// 接收端
try {
//创建接收方的套接字 对象 并与send方法中DatagramPacket的ip地址与端口号一致
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9001,
InetAddress.getByName("172.22.67.6"));
//接收数据的buf数组并指定大小
byte[] buf = new byte[1024];
//创建接收数据包，存储在buf中
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
//接收操作
socket.receive(packet);
byte data[] = packet.getData();// 接收的数据
InetAddress address = packet.getAddress();// 接收的地址
System.out.println("接收的文本:::" + new String(data));
System.out.println("接收的ip地址:::" + address.toString());
System.out.println("接收的端口::" + packet.getPort()); // 9004
// 告诉发送者 我接收完毕了
String temp = "我接收完毕了";
byte buffer[] = temp.getBytes();
//创建数据报，指定发送给 发送者的socketaddress地址
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(buffer, buffer.length,
packet.getSocketAddress());
//发送
socket.send(packet2);
//关闭
socket.close();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
recive();
}
}
UDP( User Datagram Protocol )协议是用户数据报，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是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。
2.为什么要使用UDP？
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。但是由于UDP的特性：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。比如聊天用的ICQ和OICQ就是使用的UDP协议。
3.在Java中操纵UDP 使用位于JDK中Java.net包下的DatagramSocket和DatagramPacket类，可以非常方便地控制用户数据报文。
3.1 DatagramSocket类：创建接收和发送UDP的Socket实例
DatagramSocket()：创建实例。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。
DatagramSocket(int port)：创建实例，并固定监听Port端口的报文。
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
receive(DatagramPacket d)：接收数据报文到d中。receive方法产生一个“阻塞”。
send(DatagramPacket d)：发送报文d到目的地。
setSoTimeout(int timeout)：设置超时时间，单位为毫秒。
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Sock
注意：1.在创建DatagramSocket类实例时，如果端口已经被使用，会产生一个SocketException的异常抛出，并导致程序非法终止，这个异常应该注意捕获。
2.“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。
3.2 DatagramPacket：用于处理报文，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。
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress addr, int port)：从buf数组中，取出length长的数据创建数据包对象，目标是addr地址，port端口。
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, InetAddress address, int port)：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addr地址，port端口。
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)：将数据包中length长的数据装进buf数组。
getData()：它从实例中取得报文的byte数组编码。
4.编写程序演示使用UDP协议数据报的发送和接受分析
发送端
1. 建立udpsocket服务端点。该端点建立，系统会随机分配一个端口。如果不想随机配置，可以手动指定。 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9002);
2. 将数据进行packet包的封装，必须要指定目的地地址和端口。 byte[] buf = "hi 红军".getBytes(); DatagramPacket dp =new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("192.168.1.254"),9001);
3. 通过socket服务的send方法将该包发出。 ds.send(dp);
4. 将socket服务关闭。主要是关闭资源。 ds.close();
接收端
1. 建立udp的socket服务。要监听一个端口。 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9001);
2. 定义一个缓冲区，将该缓冲区封装到packet包中。 byte[] buf = new byte[1024]; DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);
3. 通过socket的receive方法将数据存入数据包中。 ds.receive(dp);
4. 通过数据包dp的方法getData()、getAddress()、getPort()等方法获取包中的指定信息。
5. 关闭socket。 ds.close();
5. 案例代码实现
案例说明:发送者发送数据到接受者那端，然后接受者那端再发送数据到发送者那端的小型案例
[java] view
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package net;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
public class Demo02 {
// 发送者--->客户端 客户端--->发送者
// 发送者发给客户端数据,客户端返回数据给发送者
public static void send() {
System.out.println("---send----");
// 发送端
try {
// 创建发送方的套接字 对象 采用9004默认端口号
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9004);
// 发送的内容
String text = "hi 红军!";
byte[] buf = text.getBytes();
// 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。
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length,
InetAddress.getByName("172.22.67.6"), 9001);
// 从此套接字发送数据报包
socket.send(packet);
// 接收，接收者返回的数据
displayReciveInfo(socket);
// 关闭此数据报套接字。
socket.close();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
public static void recive() {
System.out.println("---recive---");
// 接收端
try {
//创建接收方的套接字 对象 并与send方法中DatagramPacket的ip地址与端口号一致
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9001,
InetAddress.getByName("172.22.67.6"));
//接收数据的buf数组并指定大小
byte[] buf = new byte[1024];
//创建接收数据包，存储在buf中
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
//接收操作
socket.receive(packet);
byte data[] = packet.getData();// 接收的数据
InetAddress address = packet.getAddress();// 接收的地址
System.out.println("接收的文本:::" + new String(data));
System.out.println("接收的ip地址:::" + address.toString());
System.out.println("接收的端口::" + packet.getPort()); // 9004
// 告诉发送者 我接收完毕了
String temp = "我接收完毕了";
byte buffer[] = temp.getBytes();
//创建数据报，指定发送给 发送者的socketaddress地址
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(buffer, buffer.length,
packet.getSocketAddress());
//发送
socket.send(packet2);
//关闭
socket.close();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 接收数据并打印出来
*
* @param socket
* @throws IOException
*/
public static void displayReciveInfo(DatagramSocket socket)
throws IOException {
byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
socket.receive(packet);
byte data[] = packet.getData();// 接收的数据
InetAddress address = packet.getAddress();// 接收的地址
System.out.println("接收的文本:::" + new String(data));
System.out.println("接收的ip地址:::" + address.toString());
System.out.println("接收的端口::" + packet.getPort()); // 9004
}
public static void main(String[] args) {
new Thread() {
@Override
public void run() {
recive();
}
}.start();
new Thread() {
@Override
public void run() {
send();
}
}.start();
}
}
思考
1.为啥用线程去启动recive()方法和send()方法
2.如果不用线程启动会有什么样的效果，请解释?
3.如果把recive方法和send分别写在两个类中(一个发送者的类，一个接受者的类)，应该先运行那个类?
下面是按照思考3封装到两个类中一个是发送者，另一个是接受者考虑3的问题：
1.发送者
[java] view
plain copy
package net;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
public class Sender {
// 发送者--->客户端 客户端--->发送者
// 发送者发给客户端数据,客户端返回数据给发送者
public static void send() {
System.out.println("---send----");
// 发送端
try {
// 创建发送方的套接字 对象 采用9004默认端口号
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9004);
// 发送的内容
String text = "hi 红军!";
byte[] buf = text.getBytes();
// 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。
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length,
InetAddress.getByName("172.22.67.6"), 9001);
// 从此套接字发送数据报包
socket.send(packet);
// 接收，接收者返回的数据
displayReciveInfo(socket);
// 关闭此数据报套接字。
socket.close();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 接收数据并打印出来
*
* @param socket
* @throws IOException
*/
public static void displayReciveInfo(DatagramSocket socket)
throws IOException {
byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
socket.receive(packet);
byte data[] = packet.getData();// 接收的数据
InetAddress address = packet.getAddress();// 接收的地址
System.out.println("接收的文本:::" + new String(data));
System.out.println("接收的ip地址:::" + address.toString());
System.out.println("接收的端口::" + packet.getPort()); // 9004
}
public static void main(String[] args) {
send();
}
}
2.接受者
[java] view
plain copy
package net;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
public class Receiver {
public static void recive() {
System.out.println("---recive---");
// 接收端
try {
//创建接收方的套接字 对象 并与send方法中DatagramPacket的ip地址与端口号一致
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9001,
InetAddress.getByName("172.22.67.6"));
//接收数据的buf数组并指定大小
byte[] buf = new byte[1024];
//创建接收数据包，存储在buf中
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
//接收操作
socket.receive(packet);
byte data[] = packet.getData();// 接收的数据
InetAddress address = packet.getAddress();// 接收的地址
System.out.println("接收的文本:::" + new String(data));
System.out.println("接收的ip地址:::" + address.toString());
System.out.println("接收的端口::" + packet.getPort()); // 9004
// 告诉发送者 我接收完毕了
String temp = "我接收完毕了";
byte buffer[] = temp.getBytes();
//创建数据报，指定发送给 发送者的socketaddress地址
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(buffer, buffer.length,
packet.getSocketAddress());
//发送
socket.send(packet2);
//关闭
socket.close();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
recive();
}
}
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