UDP数据报套接字编程

亦凉 2024-03-24 08:42 41阅读 0赞

**目录**

1.DatagramSocket API

1.1DatagramSocket 构造方法：

1.2DatagramSocket 方法：

2.DatagramPacket API

2.1DatagramPacket 构造方法：

2.2DatagramPacket 方法:

3.示例1:回显服务

3.1服务器

3.1.1步骤

3.1.2代码

3.2客户端

3.2.1步骤

3.2.2代码

4实例2:翻译程序

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两个核心类:DatagramSocket API和DatagramPacket API

## 1.DatagramSocket API ##

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

### 1.1DatagramSocket 构造方法： ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>方法签名</p> </td> 
   <td> <p>方法说明</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>DatagramSocket()</p> </td> 
   <td> <p>创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机任意一个随机端口</p> <p>（一般用于客户端）</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>DatagramSocket(intport)</p> </td> 
   <td> <p>创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机指定的端口</p> <p>（一般用于服务端）</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

socket对象,代表操作系统中的一个socket文件,代表网卡硬件设备抽象表现

### 1.2DatagramSocket 方法： ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>方法签名</p> </td> 
   <td> <p>方法说明</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>void receive(DatagramPacket p)</p> </td> 
   <td> <p>从此套接字接收数据报（如果没有接收到数据报，该方法会阻塞等待）</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>void send(DatagramPacketp)</p> </td> 
   <td> <p>从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送）</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>void close()</p> </td> 
   <td> <p>关闭此数据报套接字</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 2.DatagramPacket API ##

表示了一个UDP数据报,每次发送/接收数据,都是在传输一个DatagramPacket对象

### 2.1DatagramPacket 构造方法： ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>方法签名</p> </td> 
   <td> <p>方法说明</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>DatagramPacket(byte[]buf, int length)</p> </td> 
   <td> <p>构造一个DatagramPacket以用来接收数据报，接收的数据,(字节数组,长度)</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>DatagramPacket(byte[]buf, int offset, int length,SocketAddress address)</p> </td> 
   <td> <p>构造一个DatagramPacket以用来发送数据报，发送的数据为(字节数组,长度,目的主机和端口号)</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 2.2DatagramPacket 方法: ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>方法签名</p> </td> 
   <td> <p>方法说明</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>InetAddressgetAddress()</p> </td> 
   <td> <p>从接收的数据报中，获取发送端主机IP地址；</p> <p>或从发送的数据报中，获取接收端主机IP地址</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>int getPort()</p> </td> 
   <td> <p>从接收的数据报中，获取发送端主机的端口号；</p> <p>或从发送的数据报中，获取接收端主机端口号</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>byte[] getData()</p> </td> 
   <td> <p>获取数据报中的数据</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 3.示例1:回显服务 ##

请求内容是什么,得到响应就是什么

### 3.1服务器 ###

#### 3.1.1步骤 ####

1.  进行网络编程,第一步要准备好socket实例
    
    1.  然后构造服务器对象,要显示绑订端口号,端口号用来区分一个应用程序
2.  启动服务器-UDP不需要建立连接,直接接收从客户端来的数据即可
    
    1.  读取客户端请求--把字节数组包装
        
        1.  为了接受数据,要先准备一个空的DatagramPacket对象,由receive来进行填充资源
        2.  requestPacket一个空字节数组,socket.receive装信息的字节数组
        3.  把DatagramPacket解析成一个String
    2.  根据请求计算响应(因为是回显服务,2省略)
        
        1.  由于是回显服务,响应和请求一样,对于一个真实的服务器,过程是最复杂的
    3.  把响应写回到客户端
        
        1.  response.getBytes()这个参数不是一个空的字节数组,response是刚才根据请求计算得到响应,非空的
        2.  DatagramPacket中的数据就是String response的数据
        3.  response.getBytes().length是字节的个数,response.length是字符的个数,这里传入的是字节类型
        4.  new DatagramPacket发送数据要指定地址和端口,谁发的返回给谁, requestPacket.getSocketAddress()相当于一个类,包含了IP和端口

#### 3.1.2代码 ####

public class UdpEchoServer {
       private DatagramSocket socket=null;
       public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
           socket=new DatagramSocket(port);
       }
        public void start() throws IOException {
            System.out.println("启动服务器");
            while(true){
                DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
                socket.receive(requestPacket);
                String request=new String(requestPacket.getData(),0, requestPacket.getLength());
                String response=process(request);
                DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());
                System.out.printf("[%s:%d] req:%s,resp:%s\n", requestPacket.getAddress().toString(), requestPacket.getPort(), request, response);
                socket.send(responsePacket);
            }
        }
        private String process(String request) {
            return request;
        }
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            UdpEchoServer server=new UdpEchoServer(9090);
            server.start();
        }
    }

### 3.2客户端 ###

#### 3.2.1步骤 ####

1.  客户端构造socket对象不在手动指定端口号
2.  启动客户端
    
    1.  从控制台读取用户输入的字符串
    2.  把用户输入的内容,构造成UDP请求,并发送
        
        1.  请求包含两部分信息:
            
            1.  数据的内容:request字符串
            2.  数据发给谁:服务器的IP+端口
    3.  从服务器读取响应数据,并解析
    4.  把响应结果显示到控制台

#### 3.2.2代码 ####

public class UdpEchoClient {
        private DatagramSocket socket=null;
        private String serverIP;
        private int serverPort;
        public UdpEchoClient(String ip,int port) throws SocketException {
            socket=new DatagramSocket();
            serverIP=ip;
            serverPort=port;
        }
        public void start() throws IOException {
            Scanner scanner=new Scanner(System.in);
            while(true){
                //1.从控制台读取用户输入的字符串
                System.out.println("=>");
                String request=scanner.next();
                //2.把用户输入的内容,构造成UDP请求,并发送
                DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),
                        request.getBytes().length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"),9090);
                socket.send(requestPacket);
                //3.从服务器读取响应数据,并解析
                DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
                socket.receive(responsePacket);
                String response=new String(responsePacket.getData(),0,
                        responsePacket.getLength(),"UTF-8");
                //4.把响应结果显示到控制台
                System.out.println("req:"+request+", res: "+response);
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            UdpEchoClient client=new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
            client.start();
        }
    
    }

## 4实例2:翻译程序 ##

请求是简单的英文单词,响应是英文单词的翻译

客户端不换,服务器进行调整,主要调整process方法

新建UdpDicServer类继承UdpEchoServer,重写process方法

public class UdpDicServer extends UdpEchoServer{
        private  HashMap<String,String> dict=new HashMap<>();
        public UdpDicServer(int port) throws SocketException {
            
            super(port);
            dict.put("cat","小猫");
            dict.put("dog","小狗");
            dict.put("pig","小猪");
        }
    
        @Override
        public String process(String request) {
            return dict.getOrDefault(request,"无法翻译");
                    
        }
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            UdpDicServer udpDicServer=new UdpDicServer(9090);
            udpDicServer.start();
        }
    }