[网络编程]UDP协议，基于UDP协议的回显服务器

news2025/1/16 2:32:58

1.UDP协议介绍

2.UDP协议在Java中的类

2.1DatagramSocket类

2.2DatagramPacket

3.回显服务器

3.1Sever端

3.2Client端

1.UDP协议介绍

UDP协议是一种网络协议，它是无连接的，全双工，并且是面向数据报，不可靠的一种协议。常用于在线视频播放，游戏这种实时性要求比较高的应用。或者无需可靠传输的应用，如DNS查询 SNMP等。一次UDP数据报报文传输的数据最大为64kb，实际上，UDP因为头部占用八个字节。所以可传输的精准大小为64kb-8b = 65507字节。

2.UDP协议在Java中的类

UDP协议作为传输层协议，在Java中我们无需面对原生UDP协议，我们只需要调用Java封装好的类来使用UDP协议来传输和接受数据即可。在Java中有两个类，分别是DatagramSocket类和DatagramPacket类。

2.1DatagramSocket类

DatagramSocket用于创建Socket，绑定到端口号。它将网卡抽象成文件来方便程序猿来来操作。

DatagramSocket类的构造方法：
DatagramSocket类里的方法：

方法签名	方法说明
void receive(DatagramPacket p)	从此套接字接收数据报（如果没有接收到数据报，该方法会阻塞等待）
void send(DatagramPacket p)	从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送）
void close()	关闭此数据报套接字

2.2DatagramPacket

DatagramPacket是UDP Socket发送和接收的数据报

DatagramPacket的构造方法：

方法签名	方法说明
DatagramPacket(byte[] buf, int length)	构造一个DatagramPacket以用来接收数据报，接收的数据保存在字节数组（第一个参数buf）中，接收指定长度（第二个参数 length）
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress address)	构造一个DatagramPacket以用来发送数据报，发送的数据为字节数组（第一个参数buf）中，从0到指定长度（第二个参数 length）。address指定目的主机的IP和端口号

DatagramPacket的方法：

方法签名	方法说明
InetAddress getAddress()	从接收的数据报中，获取发送端主机IP地址；或从发送的数据报中，获取接收端主机IP地址
int getPort()	从接收的数据报中，获取发送端主机的端口号；或从发送的数据报中，获取接收端主机端口号
byte[] getData()	获取数据报中的数据

3.回显服务器

为了方便大家理解和更好的使用UDP协议中的这两个类来实现网络编程，跨主机通信。

我们来写个简单的客户端-服务器程序-回显服务器，客户端将数据发送到服务器上，服务器在返回给客户端这个数据并且打印下来。主要目的是为了方便大家理解。

3.1Sever端

在Sever端写之前，我们先讲明白几件事，首先就是我们的构造方法要不要指定端口号。答案是肯定的，因为这是服务器端，客户端想要访问它，肯定要有一个固定的地址，不然如何去访问，所以在构造方法中，我们直接从1024-65535这些端口号中选择一个给绑定上。

还有就是我们的主要逻辑过程：

1.接受数据并解析

2.将这个数据进行服务器的操作，即根据请求计算响应。

3.将响应返回给客户端。

明白了这些以后，我们开始编写代码

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class UdpEchoSever {
    DatagramSocket socket = null;
    public UdpEchoSever (int sort) throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket(sort);//因为是服务器程序，所以我们要指定端口号
    }
    public void start() throws IOException {
        while (true){ //这里的while(true)是因为会有很多客户端来访问这个服务器，所以我们的服务器是7*24小时运行的
            System.out.println("服务器启动");
            byte[] bytes = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes,0,bytes.length); //创建一个数据报用来接收，这是一个输出型参数
            socket.receive(packet); //如果没有客户端进行访问，就会进行阻塞等待
            String request = new String(packet.getData(),0, packet.getLength()); //将这个数据报解析成字符串的形式
            String response = fun(request);
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,packet.getSocketAddress());
            //在构造的时候要将数据报转化为字符数组，并且指定IP地址和端口号发送，这里我们的IP地址和端口号，已经被存入到,packet.getSocketAddress()里面了
            System.out.printf("[%s :%d] req:%s,resp : %s\n",responsePacket.getAddress().toString(),responsePacket.getPort(),request,response);
            socket.send(responsePacket);
        }
    }

    private String fun(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoSever udpEchoSever = new UdpEchoSever(9090);
        udpEchoSever.start();
    }
}

3.2Client端

至于客户端，我们的逻辑就是，在构造方法里，要传入服务器的IP地址和端口号，以方便后续使用。

至于主方法，我们的大概思路分为以下几步
1.用户通过控制台输入，并且构造成DatagramPacket数据报，此时这个类里面应该有我们的数据和IP地址以及端口号

2.将这个数据报发送给服务器

3.从服务器拿到响应并且解析

4.将解析的响应打印出来

现在我们开始编程：

import javax.xml.ws.soap.Addressing;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;

public class UdpEchoClient {
    DatagramSocket socket = null;
    int severport;
    String severIp;
    public UdpEchoClient(String severIp,int severport) throws SocketException { //在构造方法中传入服务器的IP地址和端口号
        socket = new DatagramSocket();
        this.severIp = severIp;
        this.severport = severport;
    }
    public void start() throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("客户端启动");
        while (true){
            System.out.print("->");
            if(!scanner.hasNext()){ //用户输入到回车等这些空字符以后就结束
                break;
            }
            String request = scanner.next();
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(severIp),severport); //将数据以及IP地址（这里的IP地址是字符串，
            // 所以我们需要调用InetAddress.getByName()）以及端口号也写进去
            socket.send(requestPacket);//发送到服务器
            byte[] bytes = new byte[1024];
            DatagramPacket responsPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);//同样是输出型参数，所以要先有一个空的字符数组
            socket.receive(responsPacket);//接收服务器传来的响应
            String respons = new String(responsPacket.getData(),0,responsPacket.getLength());//将响应转化为字符串
            System.out.println(respons);//打印下来
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        udpEchoClient.start();
    }
}

我们来看看运行结果