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Java 网络编程 —— 基于 UDP 的数据报和套接字(一)
2023-07-23 13:40:40 】 浏览:30
Tags:Java 基于 UDP

UDP 简介

UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)是传输层的另一种协议,比 TCP 具有更快的传输速度,但是不可靠。UDP 发送的数据单元被称为 UDP 数据报,当网络传输 UDP 数据报时,无法保证数据报一定到达目的地,也无法保证各个数据报按发送的顺序到达目的地,例如:当发送方先发送包含字符串【hello】的数据报,再发送包含字符串【everyone】的数据报时,接收方有可能先接收到字符串【everyone】,再接收到字符串【hello】,也有可能什么数据也没有接收到,因为发送方发送的数据有可能在传输途中都被丢失了


DatagramPacket 类

DatagramPacket 表示数据报,它的构造方法可以被分为两种:

  • 创建用来接收数据的 DatagramPacket 对象
  • 创建用来发送数据的 DatagramPacket 对象

两种构造方法的主要区别是:

  • 用于发送数据的构造方法需要设定数据报到达的目的地的地址
  • 用于接收数据的构造方法无须设定地址

用于接收数据的构造方法包括:

//data:用来存放接收到的数据
//length:指定要接收的字节数
//offset:指定在data存放数据的起始位置,即data[offset],如果没有设定,那么初始位置为data[0]
public DatagramPacket(byte[] data, int length);
public DatagramPacket(bytel data, int offset, int length);

用于发送数据的构造方法包括:

//data:用来存放要发送的数据
//length:指定要发送的字节数
//offset:指定在data要发送数据的起始位置,即data[offset],如果没有设定,那么初始位置为data[0]
//address和port:来指定目的地的地址
public DatagramPacket(byte[] data, int offset, int length, InetAddress address, int port);
public DatagramPacket(byte[] data, int offset, int length, SocketAddress address);
public DatagramPacket(byte[] data, int length, InetAddress address, int port);
public DatagramPacket(byte[] data, int length, SocketAddress address);

DatagramPacket 类包括以下属性,提供了一系列 get/set 方法来获取或设置这些属性:

  • data:表示数据报的数据缓冲区
  • offset:表示数据报的数据缓冲区的起始位置
  • length: 表示数据报的长度
  • address:对于用于发送的数据报,address 属性表示数据报的目标地址。对于用于接收的数据报,address 属性表示发送者的地址
  • port:对于用于发送的数据报,port 属性表示数据报的目标 UDP 端口。对于用于接收的数据报,port 属性表示发送者的 UDP 端口

DatagramSocket 类

DatagramSocket 类负责接收和发送数据报,每个 DatagramSocket 对象都会与一个本地端口绑定,在此端口监听发送过来的数据报。在客户程序中,一般由操作系统为 DatagramSocket 类分配本地端口,这种端口也被称为匿名端口。在服务器程序中,一般由程序显式地为 DatagramSocket 类指定本地端口

DatagramSocket 的构造方法有以下几种重载形式:

//由操作系统分配的任意的可用端口
DatagramSocket();
//显式指定本地端口
DatagramSocket(int port);
//同时指定IP和端口
DatagramSocket(int port, InetAddress laddr);
DatagramSocket(SocketAddress bindaddr);

DatagramSocket 的 send 方法负责发送一个数据报,该方法的定义如下:

public void send(DatagramPacket dp) throws IOException

值得注意的是,UDP 提供不可靠的传输,如果数据报没有到达目的地,那么 send 方法不会抛出任何异常,发送方程序就无法知道数据报是否被接收方接收到,除非双方通过应用层的特定协议来确保接收方未收到数据报时,发送方能重发数据报

DatagramSocket 的 receive 方法负责接收一个数据报,该方法的定义如下:

public void receive(DatagramPacket datagramPacket) throws IOException

此方法从网络上接收一个数据报,如果网络上没有数据报,执行该方法的线程就会进入阻塞状态,直到收到数据报为止。参数 datagramPacket 用来存放接收到的数据报,如果接收的数据报太大,receive 方法会在 datagramPacket 的数据缓冲区内存放尽可能多的数据,其余的数据则丢弃

两个 TCP Socket 之间存在固定的连接关系,而一个 DatagramSocket 可以与其他任意一个 DatagramSocket 交换数据报。在某些场合,一个 DatagramSocket 可能只希望与固定的另一个远程 DatagramSocket 通信,从 JDK1.2 开始,DatagramSocket 添加了一些方法,利用这些方法,可以使一个 DatagramSocket 只能与另一个固定的 DatagramSocket 交换数据报

//该方法实际上不建立TCP意义上的连接,但能限制当前DataramSocket只对参数指定的远程主机和UDP端口收发数据报
public void connect(InetAddress host, int port);
//中止当前DatagramSocket已经建立的连接
public void disconnect();
//当且仅当DatagramSocket已经建立连接时返回所连接的远程UDP端口,否则返回“-1”
public int getPort();
//当且仅当DatagramSocket已经建立连接时返回所连接的远程主机的IP地址,否则返回null
public InetAddress getlnetAddress();
//当且仅当DatagramSocket已经建立连接时返回所连接的SocketAddress,否则返回null
public SocketAddress getRemoteSocketAddress();

DatagramSocket 的 close 方法会释放所占用的本地 UDP 端口,在程序中及时关闭不再需要的 DatagramSocket,这是好的编程习惯


DatagramChannel 类

DatagramChannel 是 SelectableChannel 的子类,可以被注册到一个 Selector。使用 DatagramChannel,可以使 UDP 服务器只需用单个线程就能同时与多个客户通信。DatagramChannel 在默认情况下采用阻塞模式,如

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