• Java中的UDP协议编程


    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

    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

    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);    }}

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