Java网络编程——UDP通信原理（超详细解析一看就懂哦！！！）

Dear 丶 2022-11-03 11:40 313阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  前言
 *  一、TCP和UDP概述
 *  二、UDP
 *   *  1.UDP通信概述
     *  2.UDP通信特点
     *  3.UDP通信传输实现的基石
     *   *  3.1、DatagramPake常用方法
         *  3.2、DatagramSocket常用方法
     *  4.UDP通信实现原理
     *  5.UDP通信原理（代码实现）
 *  总结

# 前言 #

继续今天我们的Java网络编程——TCP和UDP通信

# 一、TCP和UDP概述 #

**传输层通常以TCP和UDP协议来控制端点与端点的通信**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>TCP</th> 
   <th>UDP</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>协议名称</td> 
   <td>传输控制协议</td> 
   <td>用户数据包协议</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>是否连接</td> 
   <td>面向连接的协议。数据必须要建立连接</td> 
   <td>无连接的协议，每个数据报中都给出完整的地址信息，因此不需要事先建立发送方和接受方的连接</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>是否可靠</td> 
   <td>可靠协议。确保收方完全地获取发送方所发送的全部数据</td> 
   <td>不可靠协议。发送方所发送的数据报并不一定以相同的次序到达接收方。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>可以传输的数据大小</td> 
   <td>传输数据大小不受限制。一旦连接建立，双方可以按统一的格式传输大的数据</td> 
   <td>传输数据时是有大小限制的。每个被传输的数据报必须限定在64KB之类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数据传输方式</td> 
   <td>IO流</td> 
   <td>DatagramPacket</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 二、UDP #

## 1.UDP通信概述 ##

UDP协议是一种对等通信的实现，发送方只需要接受方的IP（地址）和Port（端口），就可以直接向它发送数据，不需要线连接。每个程序都可以作为服务器，也可以作为客户端。UDP是一种无连接的传输协议，每个数据报的大小限定在64KB以内。数据报是一个在网络上发送的独立信息，它的到达。到达时间以及内容本身等都不能得到保证。这种传输方式是无序的，也不能确保绝对的安全可靠，但它很简单也具有较高的效率。  
使用UDP协议进行数据传输是，需要将需要传输数据定义为数据报（DatagramPaket），在数据报中指明数据所要到达Socket（主机地址和端口号），然后再将数据报发送出去。实例化DatagramPacket时使用参数port和没有使用参数port的区别在与，提供port的一方可以让别人主动发送消息过来，而没有参数port的则会在发送消息时自动绑定一个本地没有使用的端口。在接收到发送的数据报（DatagramPaket）时，不仅可以获取数据，还可以获得发送方的IP和Port，这样就可以向发送方发送数据，因此，本质上二者是对等的。

## 2.UDP通信特点 ##

1、UDP是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的原地址或目的地址，它在网络上任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。  
2、UDP不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点，所以通常音频视频和普通数据在传输时使用UDP较多，因为它们即使偶尔丢一两个数据包，也不会对接收结果产生太大的影响。

## 3.UDP通信传输实现的基石 ##

UDP通信的Socket使用DatagramSocket类实现，数据报使用DatagramPaket实现

### 3.1、DatagramPake常用方法 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>InetAddress getAddress（）</th> 
   <th>得到发送方IP地址</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>int getPort（）</td> 
   <td>得到发送方的端口号</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>byte[] getData（）</td> 
   <td>返回接收缓冲区，这是一个byte[]</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int getLength（）</td> 
   <td>接收字节的真实大小，通常用于从byte[]中提取出有效数据</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int getOffset（）</td> 
   <td>返回将要发送或则接收的数据偏移量</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 3.2、DatagramSocket常用方法 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>DatagramSocket（）</th> 
   <th>空构造函数</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>DatagramSocket（int port）</td> 
   <td>指定通信端口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void receive（DatagramPaket p）</td> 
   <td>接收数据报</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void send（DatagramPaket p）</td> 
   <td>发送数据报</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void close（）</td> 
   <td>关闭Socket</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 4.UDP通信实现原理 ##

无论一个UDP通信程序的功能多么功能齐全，程序多么复杂，七基本结构都是一样的，都包括以下四个基本步骤  
1、在接收端指定一个**端口号**来创建DatagramSocket，然后创建一个接收数据报（DatagramPaket），使用**recevie**方法等待发送方请求报文，这将**阻塞**服务器线程  
2、在发送方创建一个DatagramSocket，使用接收方的IP和端口来创建发送数据报（DatagramPaket），使用**send**方法发送。现在接收方的recevie方法被**唤醒**，同时会将发送方的数据报内容**填充到接收方**的DatagramPaket中。  
3、接收方从发送方的数据报中获得发送方的IP和端口，使用它们构造一个发送数据报，然后发送给发送方，这样就实现了发送方和接收方的通信  
4、在通信完成后，在客服端和服务端中分别关闭Socket  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTg1MTk0NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 5.UDP通信原理（代码实现） ##

代码如下（发送端）：

import java.net.DatagramPacket;
    import java.net.DatagramSocket;
    import java.net.InetAddress;
    
    public class SendMessage { 
    
    	public static void main(String[] args) throws Exception { 
    		// 创建发送端Socket对象
    		DatagramSocket sendSocket = new DatagramSocket();
    		// 准备需要发送的数据
    		String message = "hello";
    		// 创建一个缓冲区
    		byte[] messageByte = message.getBytes();
    		// 获取缓冲区中数据的真实长度
    		int messageLen = message.length();
    		// InetAddress实例化获取本机通信地址
    		InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
    		// 设置通信端口号
    		int port = 12345;
    		// 打包数据
    		DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(messageByte, messageLen, address, port);
    		// 发送数据
    		sendSocket.send(sendPacket);
    		// 发送端等待接收端成功接收信息后返回的回应
    		// 创建一个缓冲区,容量尽量设置大一点因为不知道发送过来的信息有多大
    		byte[] recevieByte = new byte[1024*10];
    		int len = recevieByte.length;
    		// 接收数据报
    		DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(recevieByte, len);
    		// 接收数据
    		sendSocket.receive(receivePacket);
    		// 获取接收端发送过来的真实长度以及数据
    		byte[] data = receivePacket.getData();
    		int length = receivePacket.getLength();
    		String receiveData = new String(data,0,length);
    		// 获取发送者的IP
    		address = receivePacket.getAddress();
    		String ip = address.getHostAddress();
    		System.out.println("接收来自:"+ip+"的数据，内容是:"+receiveData);
    		// 关闭资源
    		sendSocket.close();	
    	}
    }

代码如下（接收端）：

import java.net.DatagramPacket;
    import java.net.DatagramSocket;
    import java.net.InetAddress;
    
    public class RecevieMessage { 
    
    	public static void main(String[] args) throws Exception { 
    		// 接收消息的端口（与发送端保持一致）
    		int port = 12345;
    		DatagramSocket recevieSocket = new DatagramSocket(port);
    		// 设置缓冲区接收发过来的信息
    		byte[] receiveByte = new byte[1024*10];
    		int len = receiveByte.length;
    		// 接收数据报
    		DatagramPacket receviePacket = new DatagramPacket(receiveByte, len);
    		// 接收数据
    		recevieSocket.receive(receviePacket);
    		// 获取实际接收到的数据及其大小
    		byte[] data = receviePacket.getData();
    		int length = receviePacket.getLength();
    		String receiveData = new String(data,0,length);
    		// 获取发送者的IP
    		InetAddress address = receviePacket.getAddress();
    		String ip = address.getHostAddress();
    		System.out.println("接收来自:"+ip+"的数据，内容是:"+receiveData);
    		// 接收端接收到信息后发送一条确认接收的消息到发送端
    		String message = "OK";
    		byte[] messageByte = message.getBytes();
    		int messageLength = message.length();
    		// 从已收到的数据报中获取IP和port
    		address = receviePacket.getAddress();
    		int port1 = receviePacket.getPort();
    		//构造新数据报
    		DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(messageByte, messageLength, address, port1);
    		// 发送数据
    		recevieSocket.send(sendPacket);
    		// 关闭资源
    		recevieSocket.close();
    	}
    }

**发送端输出结果：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTg1MTk0NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
**接收端输出结果：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTg1MTk0NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

# 总结 #

\*\*注意：\*\*在发送端与接收端启动测试时最好最好先启动接收端，因为这样才能确保信息能发送出去，接收端能接收到信息。

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