介绍

UDP 是用户数据报协议(User Datagram Protocol) 的简称，其主要作用是将网络数据流量压缩成数据报形式，提供面向事物的简单信息传送服务。与TCP协议不同，UDP协议直接利用IP协议进行UDP数据报的传输，UDP提供的是面向无连接的，不可靠的数据报投递服务。当使用UDP协议传输信息时，用户程序必须负责解决数据报丢失，重复，排序，差错确认等问题。
由于UDP具有资源消耗小，处理速度快的优点，故通常视频，音频等可靠性要求不高的数据传输一般会使用UDP,即使有一定的丢包率，也不会对功能造成严重的影响。

协议简介

UDP是无连接的，通信双方不需要建立物理链路连接。在网络中他用于处理数据包，在IOS模型中，它处于第四层传输，位于IP协议的上一层。他不对数据报分组，组装，校验，排序。因此是不可靠的。报文的发送者不知道报文是否被对方正确接收。
UDP数据报格式有首部和数据两个部分，首部很简单，为8个字节，包括以下几点:
（1）源端口，2个字节，最大值为 65535
（2）目的端口，两个字节，最大值 65535
（3）长度，2个字节，UDP用户数据报的总长度
（4）校验和，2字节，用于校验UDP数据报的数字段和包含UDP数据报首部的"伪首部"。其校验方法类似于IP分组首部中的首部校验和。

伪首部

又称为伪包头（Pseudo Header）:是指在TCP的分段或UDP的数据报格式中，在数据报首部前面增加源IP地址，目的IP地址，IP分组的协议字段，TCP或UDP数据报的总长度，共12字节，所构成的扩展首部结构。此伪首部是一个临时的结构，它既不向上也不向下传递，仅仅是为了保证可以校验套接字的正确性。

UDP协议数据报格式如图:
在这里插入图片描述

UDP协议的特点

（1）UDP传送数据前并不与对方建立连接，即无连接。在传输数据前，发送方和接收方互相交换信息使双方同步
（2）UDP对接收到的数据报不发送确认信号，发送端不知道数据是否被正确接收，也不会重发数据。
（3）UDP传送数据比TCP快速，系统开销也少。UDP比较简单，UDP头包含了源端口，目的端口，消息长度和校验和等很少的字节。由于UDP比TCP简单，灵活，常用于可靠性要求不高的数据传输，如视频，图片以及简单文件传输系统(TFTP)。TCP则适合可靠性要求很高但实时性要求不高的应用，如文件传输协议FTP,超文本传输协议HTTP，简单邮件传输协议SMTP等。

开发

jar依赖

        <dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-all</artifactId> <!-- Use 'netty5-all' for 5.0-->
            <version>5.0.0.Alpha1</version>
            <scope>compile</scope>
        </dependency>

UDP 服务端启动类

public class ITTechnologyServer {
    public void run(int port){
        //UDP 通信不需要建立链路，所以代码相对TCP 更加简单一些。
        EventLoopGroup group=new NioEventLoopGroup();
        try {
            Bootstrap bootstrap=new Bootstrap();
            //因为不存在连接，故不用设置ChannelPipeline
            bootstrap.group(group)
                    //UDP 采用 NioDatagramChannel
                    .channel(NioDatagramChannel.class)
                    .option(ChannelOption.SO_BROADCAST,true)
                    //业务处理类
                    .handler(new ITTechnologyServerHandler());
            bootstrap.bind(port).sync().channel().closeFuture().await();
            System.out.println("unp server is started....");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            group.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new ITTechnologyServer().run(8080);
    }
}

服务端业务处理类

public class ITTechnologyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<DatagramPacket> {
    //技术列表
    private static final String[] IT_DICTIONARY={"Java","Redis","MySql","Netty","TCP","Oracle",
            "RabbitMQ","ElasticSearch","SpringBoot","Dubbo"};
    public static final String IT_Technology_LEARN="学习哪项 IT技术?";
    public static final String IT_Technology_RESULT="IT 技术学习成果";


    @Override
    protected void messageReceived(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, DatagramPacket datagramPacket) throws Exception {
        String req=datagramPacket.content().toString(CharsetUtil.UTF_8);
        System.out.println(req);
        if (IT_Technology_LEARN.equals(req)){
            channelHandlerContext.writeAndFlush(
                    new DatagramPacket(Unpooled.copiedBuffer(IT_Technology_RESULT+":"+nextITTechnology(),
                            CharsetUtil.UTF_8),datagramPacket.sender()));
        }
    }

    private String nextITTechnology(){
        //采用安全随机类，随机获取一个技术
        int ITTechnologyId= ThreadLocalRandom.current().nextInt(IT_DICTIONARY.length);
        return IT_DICTIONARY[ITTechnologyId];
    }

    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext context,Throwable cause){
        context.close();
        cause.printStackTrace();
    }
}

客户端启动类

public class ITTechnologyClient {
    private static final String IP="255.255.255.255";
    public void run(int port){
        EventLoopGroup group=new NioEventLoopGroup();
        try {
            Bootstrap bootstrap=new Bootstrap();
            bootstrap.group(group)
                    .channel(NioDatagramChannel.class)
                    .option(ChannelOption.SO_BROADCAST,true)
                    .handler(new ITTechnologyClientHandler());
            //该应用占用8888端口，不能和server 的端口相同
            Channel channel=bootstrap.bind(8888).sync().channel();
            //向网段内的所有机器广播UDP消息
            channel.writeAndFlush(new DatagramPacket(
                    Unpooled.copiedBuffer(ITTechnologyServerHandler.IT_Technology_LEARN, CharsetUtil.UTF_8),
                    new InetSocketAddress(IP,port))).sync();
            if (!channel.closeFuture().await(15000)){
                System.out.println("查询超时!");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            group.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        new ITTechnologyClient().run(8080);
    }
}

客户端业务处理类

public class ITTechnologyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<DatagramPacket> {

    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext context,Throwable cause){
        cause.printStackTrace();
        context.close();
    }

    @Override
    protected void messageReceived(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, DatagramPacket datagramChannel) throws Exception {
        String response=datagramChannel.content().toString(CharsetUtil.UTF_8);
        if (response.startsWith(ITTechnologyServerHandler.IT_Technology_RESULT)){
            System.out.println(response);
            channelHandlerContext.close();
        }
    }
}