概念

在網(wǎng)絡(luò)編程中主要的對(duì)象有兩個(gè)：客戶端和服務(wù)器?？蛻舳耸翘峁┱?qǐng)求的，歸用戶使用，發(fā)送的請(qǐng)求會(huì)被服務(wù)器接收，服務(wù)器根據(jù)請(qǐng)求做出響應(yīng)，然后再將響應(yīng)的數(shù)據(jù)包返回給客戶端。

作為程序員，我們主要關(guān)心應(yīng)用層和傳輸層，我們編寫的程序?qū)儆趹?yīng)用層，需要調(diào)用傳輸層的接口來進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。Java給我們提供了兩套接口，一套是屬于UDP 協(xié)議的，另一套是屬于 TCP 協(xié)議的。本篇文章重點(diǎn)講解UDP 數(shù)據(jù)報(bào)套接字編程。

Socket套接字，是由系統(tǒng)提供用于網(wǎng)絡(luò)通信的技術(shù)，是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元。
基于Socket套接字的網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)就是網(wǎng)絡(luò)編程。

UDP數(shù)據(jù)報(bào)套接字

DatagramSocket

DatagramSocket 簡(jiǎn)單來理解就是定位你所在的位置，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)

構(gòu)造方法：

方法名	說明
DatagramSocket()	無參構(gòu)造方法，不指定端口號(hào)，由操作系統(tǒng)自行分配
DatagramSocket(int port)	port 就是端口號(hào)，這個(gè)構(gòu)造方法就是由程序員自行指定端口號(hào)

接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的方法：

方法名	說明
send(DatagramPacket p)	發(fā)送數(shù)據(jù)包
receive(DatagramPacket p	接收數(shù)據(jù)包，這里是輸出型參數(shù)，傳輸層把數(shù)據(jù)內(nèi)容填充到你傳入的數(shù)據(jù)包中

什么是輸出型參數(shù)？
該參數(shù)在方法內(nèi)部會(huì)被改變，并且會(huì)影響到方法外部的實(shí)參。

關(guān)閉方法：

方法名	說明
close()	關(guān)閉資源

注意了網(wǎng)絡(luò)編程使用 Socket ，也是和內(nèi)存、文件一樣都會(huì)消耗資源的。

DatagramPacket

DatagramPacket 就是數(shù)據(jù)報(bào)，也就是你發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)報(bào)，這里數(shù)據(jù)報(bào)和數(shù)據(jù)包不作區(qū)分，大家知道就好了。

構(gòu)造方法：

字節(jié)數(shù)組就是用來填充數(shù)據(jù)的，也是輸出型參數(shù)。
offset 是指定偏移量
length 是指定要填充多少個(gè)字節(jié)
address 就是傳入地址，SocketAddress 就是一個(gè)完整的地址（包含IP 和端口號(hào)），InetAddress 只是包含 IP地址，port 就是我們熟悉的端口號(hào)。

其他方法：

方法名	說明	返回值
getAddress()	獲得該數(shù)據(jù)包的 IP 地址	InetAddress
getPort()	獲得該數(shù)據(jù)包端口號(hào)	int
getSocketAddress()	獲得該數(shù)據(jù)包的完整地址(包含IP地址和端口號(hào))	SocketAddress
getData()	或者數(shù)據(jù)內(nèi)容	byte[]
getLength()	獲得數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，以字節(jié)為單位	int

InetSocketAddress

構(gòu)造方法：

方法名	說明
InetSocketAddress(InetAddress addr, int port)	創(chuàng)建一個(gè) Socket 地址，包含IP地址和端口號(hào)

其他方法：

方法名	說明	注意
getByName(String host)	將主機(jī)名轉(zhuǎn)化為機(jī)器能識(shí)別的IP地址	靜態(tài)方法

這個(gè)方法有什么用？
我們知道一個(gè)IP地址我們習(xí)慣用十進(jìn)制來表示，類似”xxx.xxx.xxx.xxx"，我們通常傳入的這個(gè)IP地址是一個(gè)字符串，這個(gè)方法就能將這個(gè)字符串轉(zhuǎn)化為機(jī)器能識(shí)別的二進(jìn)制的 IP 地址。

回顯服務(wù)器編寫

這里簡(jiǎn)單介紹一下，回顯服務(wù)器就是你發(fā)什么我就回什么，例如客戶端發(fā)送一個(gè) hello，服務(wù)器直接返回 hello，這就是回顯服務(wù)器，此服務(wù)器是用來我們學(xué)習(xí)套接字的?，F(xiàn)在我來帶領(lǐng)大家完成服務(wù)器代碼的編寫。

首先創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)器的類，這里定義為 UdpEchoServer，Echo 就是回顯的意思。
在類里面先定義字段 DatagramSocket socket

    private DatagramSocket socket;//給服務(wù)器指定一個(gè)端口號(hào)public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);}

在構(gòu)造方法這里要指定對(duì)應(yīng)的端口號(hào)，服務(wù)器的位置一定要固定下來，防止客戶端那邊找不到服務(wù)器。

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啟動(dòng)程序

服務(wù)器是 7 * 24 小時(shí)為用戶提供的服務(wù)的，所以這里我們直接寫一個(gè)死循環(huán) while(true) {}
每一次循環(huán)都是在處理一次請(qǐng)求。

首先我們要接收客戶端的數(shù)據(jù)包，先創(chuàng)建好一個(gè)空的數(shù)據(jù)包來接收數(shù)據(jù)，這里為什么不傳入地址，因?yàn)槲覀冞@個(gè)數(shù)據(jù)包只是用來接收數(shù)據(jù)的，并且就在服務(wù)器中使用，不需要添加地址。

//構(gòu)建請(qǐng)求數(shù)據(jù)包
DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);

然后接收：

//獲取請(qǐng)求
socket.receive(requestPacket);//輸出型參數(shù)

如果沒有數(shù)據(jù)可以接收的話，服務(wù)器程序會(huì)一直在這里阻塞住。

解析數(shù)據(jù)包并計(jì)算請(qǐng)求，由于這里是回顯服務(wù)器，所以我們直接構(gòu)造出 String，然后形式上進(jìn)行響應(yīng)的處理：

//解析請(qǐng)求數(shù)據(jù)包
String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());//計(jì)算響應(yīng)值
//這里是回顯服務(wù)器，直接返回原數(shù)據(jù)
String response = process(request);

    //計(jì)算響應(yīng)，服務(wù)器的核心代碼區(qū)域private String process(String request) {return request;}

在真實(shí)的服務(wù)器代碼中，我們?cè)陧憫?yīng)這里的處理是服務(wù)器的核心邏輯，由于是回顯服務(wù)器，也就顯得沒有什么感受。

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之后就要把響應(yīng)的數(shù)據(jù)包發(fā)送回客戶端那邊。

注意：由于 UDP 是不會(huì)保存對(duì)端的 IP地址和端口號(hào)的，所以我們?cè)跇?gòu)建響應(yīng)數(shù)據(jù)包的時(shí)候，一定要傳入目的 IP 和 目的端口號(hào)，這里的目的 IP 和 目的端口號(hào)可以從請(qǐng)求的數(shù)據(jù)包獲取，因?yàn)檎?qǐng)求的數(shù)據(jù)包保存了客戶端的IP 和 端口號(hào)。

//構(gòu)建響應(yīng)數(shù)據(jù)包
//UDP 不存放對(duì)端的源 IP 和 源端口，所以需要傳入對(duì)方的地址
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,
requestPacket.getSocketAddress());//發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)包
socket.send(responsePacket);

還要注意數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度一定是response.getBytes().length，不要寫出字符串的長(zhǎng)度，因?yàn)槲覀兊臄?shù)據(jù)是字節(jié)，字節(jié)的大小和字符的大小是不一樣的。

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最后我們可以打印一個(gè)日志：

//打印日志
System.out.printf("[%s : %d] request: %s response: %s\n",requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request,response);

因?yàn)?getAddress() 的返回值是 InetAddress ，所以要使用 toString() 轉(zhuǎn)化為字符串進(jìn)行打印。

最終代碼

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;//服務(wù)器程序
public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket;//給服務(wù)器指定一個(gè)端口號(hào)public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);}//服務(wù)器啟動(dòng)運(yùn)行程序public void start() throws IOException {System.out.println("服務(wù)器啟動(dòng)...");//服務(wù)器持續(xù)運(yùn)行//每次循環(huán)處理一次請(qǐng)求while(true) {//構(gòu)建請(qǐng)求數(shù)據(jù)包DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);//獲取請(qǐng)求socket.receive(requestPacket);//輸出型參數(shù)//解析請(qǐng)求數(shù)據(jù)包String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());//計(jì)算響應(yīng)值//這里是回顯服務(wù)器，直接返回原數(shù)據(jù)String response = process(request);//構(gòu)建響應(yīng)數(shù)據(jù)包//UDP 不存放對(duì)端的源IP 和 源端口，所以需要傳入對(duì)方的地址DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());//發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)包socket.send(responsePacket);//打印日志System.out.printf("[%s : %d] request: %s response: %s\n",requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request,response);}}//計(jì)算響應(yīng)，服務(wù)器的核心代碼區(qū)域private String process(String request) {return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);server.start();}
}

客戶端編寫

客戶端是一定要知道請(qǐng)求是發(fā)到哪一個(gè)服務(wù)器上的，所以我們需要保存好服務(wù)器的IP 地址和端口號(hào)。

private DatagramSocket socket;
private String serverIP;
private int serverPort;

構(gòu)造方法：注意一定要傳入服務(wù)器的 IP地址 和 端口號(hào)，socket 使用的是 DatagramScoket 的無參構(gòu)造方法。

為什么使用的是 DatagramScoket 的無參構(gòu)造方法？
首先我們作為程序員不知道用戶那邊的主機(jī)的端口使用情況，如果固定用戶的端口號(hào)，正好用戶此時(shí)已經(jīng)有進(jìn)程占用了這個(gè)端口號(hào)，這時(shí)候我們的客戶端程序是跑不起來的，這就是端口沖突。
為了避免端口的沖突，我們不指定端口號(hào)，而是交給用戶主機(jī)的操作系統(tǒng)自行指定端口號(hào)。

    public UdpEchoClient(String serverIP, int serverPort) throws SocketException {this.serverPort = serverPort;this.serverIP = serverIP;socket = new DatagramSocket();//不用指定客戶端的端口號(hào)，讓用戶自己的操作系統(tǒng)自己去安排端口號(hào)，避免端口號(hào)沖突}

啟動(dòng)程序

這里我們直接讓用戶從控制臺(tái)輸入要發(fā)送的數(shù)據(jù)，我們構(gòu)建好請(qǐng)求數(shù)據(jù)包并發(fā)送到服務(wù)器上

//構(gòu)建請(qǐng)求數(shù)據(jù)包
DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,
InetAddress.getByName(serverIP),serverPort);//發(fā)送數(shù)據(jù)包
socket.send(requestPacket);

這里我們就使用了InetAddress.getByName()這個(gè)方法將本身是 String 類型的IP地址轉(zhuǎn)化為機(jī)器能識(shí)別的IP地址。
然后要注意數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度一定是request.getBytes().length，不要寫出字符串的長(zhǎng)度，因?yàn)槲覀兊臄?shù)據(jù)是字節(jié)，字節(jié)的大小和字符的大小是不一樣的。

最后就是傳入目的地址也就是服務(wù)器的源IP和源端口號(hào)，然后發(fā)送給服務(wù)器那邊。

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接著就是接收服務(wù)器的響應(yīng)，我們構(gòu)建一個(gè)空的響應(yīng)數(shù)據(jù)包來接收：

//接收數(shù)據(jù)包
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
socket.receive(responsePacket);

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最后就是解析并打印響應(yīng)內(nèi)容了。

//打印響應(yīng)數(shù)據(jù)
String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());
System.out.println("響應(yīng)：" + response);

最終代碼

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;//客戶端程序
public class UdpEchoClient {private DatagramSocket socket;private String serverIP;private int serverPort;public UdpEchoClient(String serverIP, int serverPort) throws SocketException {this.serverPort = serverPort;this.serverIP = serverIP;socket = new DatagramSocket();//不用指定客戶端的端口號(hào)，讓用戶自己的操作系統(tǒng)自己去安排端口號(hào)，避免端口號(hào)沖突}public void start() throws IOException {System.out.println("歡迎來到客戶端...");Scanner scan = new Scanner(System.in);while(true) {//用戶從控制臺(tái)輸入數(shù)據(jù)System.out.println("請(qǐng)輸入你要發(fā)送的數(shù)據(jù)：");while(!scan.hasNext()) {break;}String request = scan.nextLine();//構(gòu)建請(qǐng)求數(shù)據(jù)包DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,InetAddress.getByName(serverIP),serverPort);//發(fā)送數(shù)據(jù)包socket.send(requestPacket);//接收數(shù)據(jù)包DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);socket.receive(responsePacket);//打印響應(yīng)數(shù)據(jù)String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());System.out.println("響應(yīng)：" + response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);client.start();}
}

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由于我這里是使用一臺(tái)主機(jī)的兩個(gè)進(jìn)程來模擬客戶端和服務(wù)器的，所以IP地址指定為"127.0.0.1"，這是每臺(tái)主機(jī)默認(rèn)的IP地址，端口號(hào)這里指定為 9090，最后大家運(yùn)行兩個(gè)程序，就可以看到下面的效果了。

效果展示：