0.前言

对于UDP协议来说，具有无连接，面向数据报的特征，即每次都是没有建立连接，并且一次发送全部数
据报，一次接收全部的数据报。
java中使用UDP协议通信，主要基于 DatagramSocket 类来创建数据报套接字，并使用
DatagramPacket 作为发送或接收的UDP数据报。对于一次发送及接收UDP数据报的流程如下：
以上只是一次发送端的UDP数据报发送，及接收端的数据报接收，并没有返回的数据。也就是只有请
求，没有响应。对于一个服务端来说，重要的是提供多个客户端的请求处理及响应，流程如下：

1. DatagramSocket API

DatagramSocket 是UDP Socket，用于发送和接收UDP数据报。

1. 使用这个类，表示一个socket对象，在操作系统中，就把这个socket对象也当做一个文件来处理，相当于是文件描述符表生的一项。
2. 普通的文件，对应的硬件设备是硬盘，socket文件对应的设备是网卡。
3. 一个socket对象只能标记一台主机，所以要和多个主机通信，则需要创建多个socket对象。

DatagramSocket 构造方法：
所以本质上来说，不是进程与端口建立了联系，而是进程中的socket对象与端口建立了联系。

DatagramSocket 方法：

1. void receive(DatagramPacket P)此处传入的相当于是一个空对象，recieve方法内部，会对参数的这个空对象进行内容填充。从而构造出一个结果数据，就类似与c里面加了&的形参，所以这里的参数也是一个“输出型参数”。
2. DatagramPacket P是一个报文对象
   本质上套接字也是文件，所以用完也需要关闭

2. DatagramPacket API

DatagramPacket是UDP Socket发送和接收的数据报。

DatagramPacket 构造方法

`DatagramPacket 方法：

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

3. InetSocketAddress API

InetSocketAddress （ SocketAddress 的子类 ）构造方法：

4.回显服务器

编写一个最简单的UDP版本的客户端服务器程序
一个最简单的UDP版本的客户端服务器程序，称之为回显服务器。

4.1服务器端代码

package network;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;


public class UDPEchoClient {
    //网络编程，本质上是要操作网卡
    //但是网卡不方便直接操作，在操作系统内核中，使用一种特殊的叫做“socket"这样的文件来抽象表示网卡
    //因此，进行网络通信，必须要有socket对象

    private DatagramSocket socket = null;

    //对于服务器而言，创建socket对象的同时，需要绑定一个具体的端口号
    //服务器一定需要关联上一个具体的端口号，服务器是网络传输中被动的一方，如果是操作系统随机分配的端口号，那么客户端就不知道这个端口是啥，从而无法通信

    public UDPEchoClient(int port) throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");

        while(true){

            //只要有客户端过来就会提供服务，所以用来while循环
       // 1.读取客户端发来的请求
            DatagramPacket  requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
            //receive方法的参数是一个输出型参数，需要先构造一个空包的DatagramPacket对象交给receive去填充。
            socket.receive(requestPacket);
            //此时这个DatagramPacket 是一个特殊的对象，并不方便直接进行处理，可以把这里包含的数据拿出来，构造成一个字符串
            //但是要注意这里getData返回的是一个byte数组，所以要调用String的带byte[]参数的构造方法
            //此外虽然这个数组设置4096个元素，但是实际传输中，4096个元素长度的字节数组不一定会全部占满，所以采用getlength()方法保证实际的有效部分构造成字符串即可
            String request = new String( requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());

            //2.根据请求计算响应，由于此处是回显服务器，响应和请求相同
            String response = process(request);

            //3.把响应返回客户端，
            // send的参数也是DatagramPacket ,需要把这个packet对象构造好
            //此处构造的响应对象，不能用空的数组构造了，而是要用响应的结果来构造
            //参数1需要的是一个byte[]数组，那么就调用String里面的getBytes方法，将字符串以字节数组的形式取出
            //参数2需要是构建长度，这里要注意不能写response.length,因为这个求得是字符串长度，我们要的是字节长度，二者可能相同，可能不同，
            // 如果存的是ASCII码里面的字符当然没有用影响，但是如果存的是汉字等差距就很大了，一个汉字是一个字符但是是三个字节（UTF-8）
            //参数3还需要一个地址，一个响应结果的接收地址（也就是ip和端口号），这两个信息本来就在requestPacket中，所以直接调用requestPacket的getAdress方法即可。
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());
            socket.send(responsePacket);

        }
    }

    //响应请求的具体操作，因为本例子中是回显服务器，所以直接返回就行了
    public String process(String request){
        return request;
    }
}

说明一下

1. 首先DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);这一句里面，为什么明明已经初始化了byte[4096]还有额外增加一个变量表示长度4096.其实是因为请求数据报里面不只有数据，还有其他的比如首部尾部等，我们这里为了方便，就将整个数据报报都作为数据部分，所以后面的长度是4.96，实际应该是小于4.96的
2. while循环，每循环一次，就处理一次请求-响应，客户端啥时候发请求，服务器端是不知道的，有多少客户端发请求，服务器端也是不知道的。但是socket.recieve()本身就具有阻塞特性，在请求多的时候，会积极响应，但是没有请求的时候，那么recieve(）本身也会阻塞起来，不浪费系统资源。这个就和Scanner也是这样的。
3. 打印请求数据报的地址记得调佣toString方法
4. 对于服务器进程而言，whiel循环啥时候结束呢？答案是服务器程序就是死循环的，因为服务器要随时等待接受请求，都是7*24小时运行的。

4.2客户端代码

package network;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
public class UDPEchoClient {
    private DatagramSocket socket = null;
    String serverIp = null;
    int serverPort = 0;
    //注意：这里与服务器端的区别在于客户端在构建socket的时候不需要手动指定端口号，交给操作系统随机分配；（一个socket对象对应唯一一个端口号）
    //因为在本例子中，我们客户端和服务器端都在本机上，也是就是ip地址就是本地环回地址127.0.0.1
    public UDPEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket();
        this.serverIp = serverIp;
        this.serverPort = serverPort;
    }
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("客户端启动");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while(true){
            //从控制台读取要发送的信息
            System.out.println("请输入信息:");
            String request = scanner.next();
            //简单判断一下
            if(request == "exit"){
                System.out.println("请求结束！");
                return;
            }
            //构造requestpack对象
            //参数1是一个byte类型的数组所以request调用Stringe类里面的getBytes方法，将字符串转变为字节数组
            //要构建字节数组的长度
            //InetAddress.getByName(serverIp)依据名字获取ip地址，ip地址实际上就是一个32位的二进制序列
            DatagramPacket requestPack = new DatagramPacket(request.getBytes(), request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);
            socket.send(requestPack);
            //读取服务器的UDP响应
            DatagramPacket responsePackte = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
            socket.receive(requestPack);
            String response = new String(responsePackte.getData(), 0, responsePackte.getLength());
            //打印响应
            System.out.println(response);

        }
    }
    public static void main(String[] args) throws SocketException {
        UDPEchoClient client = new UDPEchoClient("127.0.0.1", 9090);
        client.start();
    }
}

1. 一般来说客户端指定端口号可不可以呢？理论上也是可以的·但是不推荐，这是因为手动指定的端口号可能存在已经被用了造成冲突的情况。
2. 那么为什么服务端指定就不用担心冲突呢？这是因为服务器端大部分的内容都是程序员自己设定的，服务器上的程序都是可控的。但是客户端程序就非常繁杂了，千奇百怪。

4.3回显服务器的执行过程

说明一下：

1. DatagramSocket中的receive究竟是如何阻塞呢？
   实际上这个的阻塞不是由java实现的，而是由操作系统内核实现，系统对于IO操作本身就有这样的阻塞机制。这个是看java原码是看不来的

执行结果
服务器端执行结果

客户端执行结果

注意：

1. 一定要先启动服务器，再启动客户端。
2. 我们如果在输入一次信息，实际是一个客户端发送了请求两次，并不是两个客户端，最直接的证据就是服务器端返回的信息ip地址和端口号是同一个。
   

4. 那么我们如何构造多个客户端同时对服务器端进行访问呢？可以使用构建多个线程的方法，一个线程代表一个客户端，这里为了操作方便我们可以直接构建多个进程，每个进程对应一个客户端来实现即可，具体方法如下：
   在UDPEchoClient进程下点击编辑配置 点击允许多个实例，即可创建多个实例，也就是每点击一次允许，就会创建一个新的进程作为新的客户端
   实际效果
   第一个客户端
   

第二个客户端

服务器端

回显服务器只是用来演示的，并不具有实际的业务能力，那么我们在上述代码的基础上进行调整，增加一定的业务功能，实现一个“查字典”的服务器，具体功能是查一个英文单词的中文意思

5.“查字典服务器”

代码实例

package network;

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


//对于DicSever而言，与EchoSever相比，大部分东西是一样的，所以我们直接继承EchoSever

public class UPDDicServer extends UDPEchoServer {

    //创建一个字典
    private Map<String,String> dict = new HashMap<>();

    //构造函数
    public UPDDicServer(int port) throws SocketException {
        super(port);//调用父类构造函数
        //初始化字典
        dict.put("cat","猫");
        dict.put("dog","狗");
        dict.put("hello","你好");
        dict.put("bye","再见");
    }

    //主要是“根据请求计算响应这个步骤是不一样的，所以我们直接重写
    @Override
    public String process(String request) {
        //查字典的过程
        return dict.getOrDefault(request, "当前单词没有查到结果");
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UDPEchoServer server = new UPDDicServer(9090);
        server.start();

    }
}

结果

不同的服务器，其业务是不同的，但是基本逻辑是一样的，一些更复杂的服务器，process里面可能要运行几万行和几十万行。

5.1Address already in use: Cannot bind异常

一个端口号是只能被一个进程所使用的，那么如果端口冲突了会是什么样的情况呢？
我们先启动UDPEchosever，然后再启动UDPDicsever,那么就出抛出这样的异常

Address already in use: Cannot bind

这个异常需要大家记住，这个异常无论是后续学习中，还是实际工作照片中都会反复出现。