前言

UDP协议也是传输层的一种协议，上篇文章我们介绍了TCP协议可以参考我的另一篇博客详解TCP协议以及实现TCP版本的字典翻译服务器客户端，以下来介绍一下UDP协议以及他的使用。

1. UDP协议介绍

UDP协议是无连接，不可靠传输，面向数据报。全双工的协议。

解释说明：
1. 无连接：知道对端的IP和端口号就直接进行传输，不需要建立连接；
2. 不可靠：发送端发送数据报后就算没有接收UDP协议层也不会返回错误信息给应用层；
3. 面向数据报：应用层交给UDP多长的报文，就发送多长，既不会拆分也不会合并；
4. 缓冲区：UDP只有接收缓冲区没有发送缓冲区，发送的数据直接交给内核，由内核交给网络层然后继续后续的传输；UDP具有接收缓冲区，但是这个接收缓冲区不能保证收到的UDP报的顺序和发送UDP报的顺序一致；如果缓冲区满了，再到达的UDP数据就会被丢弃；
UDP协议端格式：
UDP与TCP协议的比较：
1. TCP具有可靠性UDP没有，但是UDP传输速度比TCP快。
2. 使用场景：TCP用于可靠传输的情况，应用于文件传输，重要状态更新等场景；UDP用于对高速传输和实时性要求较高的通信领域，例如，早期的QQ，视频传输等。另外UDP可以用于广播；

2.UDP Socket的介绍

Java中分装的UDP版本API主要分为DatagramSocket 和DatagramPacket 用于发送和接收UDP数据报。

DatagramSocket：

DatagramSocket的构造方法：
1. DatagramSocket（） ：创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机的任意一个随机端口（一般用于客户端）。
2. DatagramSocket（int port） ：创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机的指定端口（一般用于服务器）。
DatagramSocket的方法：
1. void receive（DatagramPacket p）：从此套接字接收数据报，如果没有接收到数据报就会阻塞等待。
2. void send（DatagramPacket p）：从此套接字发送数据报包。
3. void close（）：关闭数据报套接字。

DatagramPacket：

DatagramPacket的构造方法：
1. DatagramPacket（byte[] buf ,int length） ：构造一个DatagramPacket 用来接收数据报，接收的数据保存在字节数组中，接收指定长度length。
2. DatagramPacket（byte[] buf, int offest, int length, SocketAddress address） ：构造一个DatagramPacket 用来发送数据报，发送的数据为字节
  数组中，从offest到指定长度length位置。address指定目的主机的IP和端口号。
DatagramPacket的方法：
1. 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。
2. 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。
3. byte[] getData（）：获取数据报数据。

InetSocketAddress
用DatagramPacket 构造UDP发送的数据报时，需要传入SocketAddress，该对象可以使用InetSocketAddress类创建。

InetSocketAddres的构造方法：

InetSocketAddress（InetAddress addr， int port）：创建一个Socket地址，包含IP地址和端口号。

3. UDP版本字典翻译服务器

注意： 以下也是先创建一个回显式服务器，通过继承来实现字典翻译的功能。

package 网络编程;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

/**
 * @author zq
 * 服务器
 */
public class UdpEchoServer {
    //需要先定义一个socket对象。
    //通过网络通信，必须要使用socket对象
    private DatagramSocket socket = null;
    //抛异常，因为绑定不一定成功，比如某个端口被别的占用
    //同一个主机上一个端口只能被一个进程绑定。
    public UdpEchoServer(int port) throws SocketException{
        //构造socket的同时，指定要关联的端口
        socket = new DatagramSocket(port);
    }
    //启动服务器的主逻辑
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while (true){
            //每次循环，都要做三件事情
            //1.读取请求并解析
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socket.receive(requestPacket);
            //为了方便处理这个请求，我们把数据包转成String
            String request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());
            //2.根据请求计算响应
            String response = process(request);
            //3.把响应结果写回客户端
            //根据response字符串构造一个DatagramPacket
            //和请求packet不同，此处构造响应的时候，需要指定这个包要发给谁
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length
                    //requestPacket是从客户端这里收来的，getSocketAddress就会得到客户端的ip和端口
                    ,requestPacket.getSocketAddress());
            socket.send(responsePacket);
            System.out.printf("[%s:%d] req : %s, resp: %s\n",           requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request,response);
        }
    }
    //这个方法是根据请求计算响应
    //这个方法后续可以根据需求修改
    public String process(String request){
        return  request;
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer udpEchoServer = new UdpEchoServer(9090);
        udpEchoServer.start();
    }

}

字典翻译服务器代码：

package 网络编程;

import java.io.IOException;
import java.net.SocketException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * @author zq
 * 实现翻译的客户端服务器
 */
public class UdpDictSever extends UdpEchoServer {
    private Map<String,String> dict = new HashMap<>();

    //调用构造方法
    public UdpDictSever(int port) throws SocketException {
        super(port);
        dict.put("dog","小狗");
        dict.put("cat","小猫");
        dict.put("hello","你好");
        dict.put("love","爱");
        //可以无限制添加很多数据
    }
    //重写process方法
    @Override
    public String process(String request){
        return dict.getOrDefault(request,"该单词没有查到");

    }

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

4. UDP版本字典翻译客户端

package 网络编程;

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Scanner;

/**
 * @author zq
 * UDP版本的客户端服务器程序（回显程序）
 */
public class UdpEchoClient {
    private DatagramSocket socket = null;
    private String serverIP;
    private int serverPort;
    
    //客户端启动，需要知道服务器在哪里。
     public UdpEchoClient(String serverIP,int serverPort) throws SocketException {
        //对于客户端来说，不需要显示关联端口
        //不代表没有端口，而是系统自动分配了个空闲的端口。
        socket = new DatagramSocket();
        this.serverIP = serverIP;
        this.serverPort = serverPort;
    }

    public void start() throws IOException {
         //通过这个客户端可以多次和服务器进行交换
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);//用户输入
        while (true){
            //1.先从控制台，读取一个字符串过来
            // 先打印一个提示符，提示用户要输入内容
            System.out.println("->");
            String request = scanner.next();
            //2.把字符串构造成UDP packet，（传输层的数据报）并进行发送
            DatagramPacket requestPacket =  new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(serverIP),serverPort);
            socket.send(requestPacket);
            //3.客户端尝试读取服务器返回的响应。接收返回的数据报
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socket.receive(responsePacket);//receive方法中的参数传空
            //4.把响应数据转换成String显示出来
            String response = new String(responsePacket.getData(),0
                    ,responsePacket.getLength());
            System.out.printf("req: %s,resp: %s\n",request,response);
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        udpEchoClient.start();

     }
}