在進(jìn)行UDP協(xié)議的使用中，我們通常會借助其他語言工具來完成工作。那么今天我們主要介紹一下Java下的UDP協(xié)議的使用。首先我們來了解一下UDP協(xié)議的基本概念。UDP協(xié)議的全稱是用戶數(shù)據(jù)報，在網(wǎng)絡(luò)中它與TCP協(xié)議一樣用于處理數(shù)據(jù)包?在OSI模型中，在第四層？？傳輸層，處于IP協(xié)議的上一層?UDP有不提供數(shù)據(jù)報分組?組裝和不能對數(shù)據(jù)包的排序的缺點，也就是說，當(dāng)報文發(fā)送之后，是無法得知其是否安全完整到達(dá)的?

　　為什么要使用UDP

　　在選擇使用協(xié)議的時候，選擇UDP必須要謹(jǐn)慎?在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量令人不十分滿意的環(huán)境下，UDP協(xié)議數(shù)據(jù)包丟失會比較嚴(yán)重?但是由于UDP的特性：它不屬于連接型協(xié)議，因而具有資源消耗小，處理速度快的優(yōu)點，所以通常音頻?視頻和普通數(shù)據(jù)在傳送時使用UDP較多，因為它們即使偶爾丟失一兩個數(shù)據(jù)包，也不會對接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響?比如我們聊天用的ICQ和OICQ就是使用的UDP協(xié)議?

　　一、使用DatagramSocket發(fā)送、接收數(shù)據(jù)原理

　　Java使用DatagramSocket代表UDP協(xié)議的Socket，DatagramSocket本身只是碼頭，不維護(hù)狀態(tài)，不能產(chǎn)生IO流，它的唯一作用就是接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報，Java使用DatagramPacket來代表數(shù)據(jù)報，DatagramSocket接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)都是通過DatagramPacket對象完成的。

　　1. DatagramSocket的構(gòu)造器

　　DatagramSocket（）：創(chuàng)建一個DatagramSocket實例，并將該對象綁定到本機(jī)默認(rèn)IP地址、本機(jī)所有可用端口中隨機(jī)選擇的某個端口。

　　DatagramSocket（int prot）：創(chuàng)建一個DatagramSocket實例，并將該對象綁定到本機(jī)默認(rèn)IP地址、指定端口。

　　DatagramSocket（int port， InetAddress laddr）：創(chuàng)建一個DatagramSocket實例，并將該對象綁定到指定IP地址、指定端口。

　　通過上面三個構(gòu)造器中的任意一個構(gòu)造器即可創(chuàng)建一個DatagramSocket實例，通常在創(chuàng)建服務(wù)器時，創(chuàng)建指定端口的DatagramSocket實例--這樣保證其他客戶端可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到該服務(wù)器。一旦得到了DatagramSocket實例之后，就可以通過如下兩個方法來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　receive（DatagramPacket p）：從該DatagramSocket中接收數(shù)據(jù)報。

　　send（DatagramPacket p）：以該DatagramSocket對象向外發(fā)送數(shù)據(jù)報。

　　從上面兩個方法可以看出，使用DatagramSocket發(fā)送數(shù)據(jù)報時，DatagramSocket并不知道將該數(shù)據(jù)報發(fā)送到哪里，而是由DatagramPacket自身決定數(shù)據(jù)報的目的地。就像碼頭并不知道每個集裝箱的目的地，碼頭只是將這些集裝箱發(fā)送出去，而集裝箱本身包含了該集裝箱的目的地。

　　2. DatagramPacket的構(gòu)造器

　　DatagramPacket（byte［］ buf，int length）：以一個空數(shù)組來創(chuàng)建DatagramPacket對象，該對象的作用是接收DatagramSocket中的數(shù)據(jù)。

　　DatagramPacket（byte［］ buf， int length， InetAddress addr， int port）：以一個包含數(shù)據(jù)的數(shù)組來創(chuàng)建DatagramPacket對象，創(chuàng)建該DatagramPacket對象時還指定了IP地址和端口--這就決定了該數(shù)據(jù)報的目的地。

　　DatagramPacket（byte［］ buf， int offset， int length）：以一個空數(shù)組來創(chuàng)建DatagramPacket對象，并指定接收到的數(shù)據(jù)放入buf數(shù)組中時從offset開始，最多放length個字節(jié)。

　　DatagramPacket（byte［］ buf， int offset， int length， InetAddress address， int port）：創(chuàng)建一個用于發(fā)送的DatagramPacket對象，指定發(fā)送buf數(shù)組中從offset開始，總共length個字節(jié)。

　　當(dāng)Client/Server程序使用UDP協(xié)議時，實際上并沒有明顯的服務(wù)器端和客戶端，因為兩方都需要先建立一個DatagramSocket對象，用來接收或發(fā)送數(shù)據(jù)報，然后使用DatagramPacket對象作為傳輸數(shù)據(jù)的載體。通常固定IP地址、固定端口的DatagramSocket對象所在的程序被稱為服務(wù)器，因為該DatagramSocket可以主動接收客戶端數(shù)據(jù)。

　　在接收數(shù)據(jù)之前，應(yīng)該采用上面的第一個或第三個構(gòu)造器生成一個DatagramPacket對象，給出接收數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)組及其長度。然后調(diào)用DatagramSocket 的receive（）方法等待數(shù)據(jù)報的到來，receive（）將一直等待（該方法會阻塞調(diào)用該方法的線程），直到收到一個數(shù)據(jù)報為止。
?

? ? ? ? 如下代碼所示：

　　// 創(chuàng)建一個接收數(shù)據(jù)的DatagramPacket對象

　　DatagramPacket packet=new DatagramPacket（buf， 256）;

　　// 接收數(shù)據(jù)報

　　socket.receive（packet）;

　　在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，調(diào)用第二個或第四個構(gòu)造器創(chuàng)建DatagramPacket對象，此時的字節(jié)數(shù)組里存放了想發(fā)送的數(shù)據(jù)。除此之外，還要給出完整的目的地址，包括IP地址和端口號。發(fā)送數(shù)據(jù)是通過DatagramSocket的send（）方法實現(xiàn)的，send（）方法根據(jù)數(shù)據(jù)報的目的地址來尋徑以傳送數(shù)據(jù)報。如下代碼所示：

　　// 創(chuàng)建一個發(fā)送數(shù)據(jù)的DatagramPacket對象

　　DatagramPacket packet = new DatagramPacket（buf， length， address， port）;

　　// 發(fā)送數(shù)據(jù)報

　　socket.send（packet）;

　　使用DatagramPacket接收數(shù)據(jù)時，會感覺DatagramPacket設(shè)計得過于煩瑣。開發(fā)者只關(guān)心該DatagramPacket能放多少數(shù)據(jù)，而DatagramPacket是否采用字節(jié)數(shù)組來存儲數(shù)據(jù)完全不想關(guān)心。但Java要求創(chuàng)建接收數(shù)據(jù)用的DatagramPacket時，必須傳入一個空的字節(jié)數(shù)組，該數(shù)組的長度決定了該DatagramPacket能放多少數(shù)據(jù)，這實際上暴露了DatagramPacket的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。接著DatagramPacket又提供了一個getData（）方法，該方法又可以返回Datagram Packet對象里封裝的字節(jié)數(shù)組，該方法更顯得有些多余--如果程序需要獲取DatagramPacket里封裝的字節(jié)數(shù)組，直接訪問傳給 DatagramPacket構(gòu)造器的字節(jié)數(shù)組實參即可，無須調(diào)用該方法。

　　當(dāng)服務(wù)器端（也可以是客戶端）接收到一個DatagramPacket對象后，如果想向該數(shù)據(jù)報的發(fā)送者“反饋”一些信息，但由于UDP協(xié)議是面向非連接的，所以接收者并不知道每個數(shù)據(jù)報由誰發(fā)送過來，但程序可以調(diào)用DatagramPacket的如下3個方法來獲取發(fā)送者的IP地址和端口。

　　InetAddress getAddress（）：當(dāng)程序準(zhǔn)備發(fā)送此數(shù)據(jù)報時，該方法返回此數(shù)據(jù)報的目標(biāo)機(jī)器的IP地址；當(dāng)程序剛接收到一個數(shù)據(jù)報時，該方法返回該數(shù)據(jù)報的發(fā)送主機(jī)的IP地址。

　　int getPort（）：當(dāng)程序準(zhǔn)備發(fā)送此數(shù)據(jù)報時，該方法返回此數(shù)據(jù)報的目標(biāo)機(jī)器的端口；當(dāng)程序剛接收到一個數(shù)據(jù)報時，該方法返回該數(shù)據(jù)報的發(fā)送主機(jī)的端口。

　　SocketAddress getSocketAddress（）：當(dāng)程序準(zhǔn)備發(fā)送此數(shù)據(jù)報時，該方法返回此數(shù)據(jù)報的目標(biāo)SocketAddress；當(dāng)程序剛接收到一個數(shù)據(jù)報時，該方法返回該數(shù)據(jù)報的發(fā)送主機(jī)的SocketAddress。getSocketAddress（）方法的返回值是一個SocketAddress對象，該對象實際上就是一個IP地址和一個端口號。也就是說，SocketAddress對象封裝了一個InetAddress對象和一個代表端口的整數(shù)，所以使用SocketAddress對象可以同時代表IP地址和端口。

　　在Java中操縱UDP

　　使用位于JDK中Java.net包下的DatagramSocket和DatagramPacket類，可以非常方便地控制用戶數(shù)據(jù)報文?

　　在描述它們之前，必須了解位于同一個位置的InetAddress類?InetAddress實現(xiàn)了Java.io. Serializable接口，不允許繼承?它用于描述和包裝一個Internet IP地址，通過三個方法返回InetAddress實例：

　　getLocalhost（）：返回封裝本地地址的實例?

　　getAllByName（String host）：返回封裝Host地址的InetAddress實例數(shù)組?

　　getByName（String host）：返回一個封裝Host地址的實例?其中，Host可以是域名或者是一個合法的IP地址?

　　DatagramSocket類用于創(chuàng)建接收和發(fā)送UDP協(xié)議的Socket實例?和Socket類依賴SocketImpl類一樣，DatagramSocket類的實現(xiàn)也依靠專門為它設(shè)計的DatagramScoketImplFactory類?DatagramSocket類有3個構(gòu)建器：

　　DatagramSocket（）：創(chuàng)建實例?這是個比較特殊的用法，通常用于客戶端編程，它并沒有特定監(jiān)聽的端口，僅僅使用一個臨時的?

　　DatagramSocket（int port）：創(chuàng)建實例，并固定監(jiān)聽Port端口的報文?

　　DatagramSocket（int port， InetAddress localAddr）：這是個非常有用的構(gòu)建器，當(dāng)一臺機(jī)器擁有多于一個IP地址的時候，由它創(chuàng)建的實例僅僅接收來自LocalAddr的報文?

　　值得注意的是，在創(chuàng)建DatagramSocket類實例時，如果端口已經(jīng)被使用，會產(chǎn)生一個SocketException的異常拋出，并導(dǎo)致程序非法終止，這個異常應(yīng)該注意捕獲?DatagramSocket類最主要的方法有4個：

　　Receive（DatagramPacket d）：接收數(shù)據(jù)報文到d中?receive方法產(chǎn)生一個“阻塞“?

　　Send（DatagramPacket d）：發(fā)送報文d到目的地?

　　SetSoTimeout（int timeout）：設(shè)置超時時間，單位為毫秒?

　　Close（）：關(guān)閉DatagramSocket?在應(yīng)用程序退出的時候，通常會主動釋放資源，關(guān)閉Socket，但是由于異常地退出可能造成資源無法回收?所以，應(yīng)該在程序完成時，主動使用此方法關(guān)閉Socket，或在捕獲到異常拋出后關(guān)閉Socket?

　　“阻塞”是一個專業(yè)名詞，它會產(chǎn)生一個內(nèi)部循環(huán)，使程序暫停在這個地方，直到一個條件觸發(fā)?

　　DatagramPacket類用于處理報文，它將Byte數(shù)組?目標(biāo)地址?目標(biāo)端口等數(shù)據(jù)包裝成報文或者將報文拆卸成Byte數(shù)組?應(yīng)用程序在產(chǎn)生數(shù)據(jù)包是應(yīng)該注意，TCP/IP規(guī)定數(shù)據(jù)報文大小最多包含65507個，通常主機(jī)接收548個字節(jié)，但大多數(shù)平臺能夠支持8192字節(jié)大小的報文?DatagramPacket類的構(gòu)建器共有4個：

　　DatagramPacket（byte［］ buf， int length， InetAddress addr， int port）：從Buf數(shù)組中，取出Length長的數(shù)據(jù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)包對象，目標(biāo)是Addr地址，Port端口?

　　DatagramPacket（byte［］ buf， int offset， int length， InetAddress address， int port）：從Buf數(shù)組中，取出Offset開始的?Length長的數(shù)據(jù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)包對象，目標(biāo)是Addr地址，Port端口?

　　DatagramPacket（byte［］ buf， int offset， int length）：將數(shù)據(jù)包中從Offset開始?Length長的數(shù)據(jù)裝進(jìn)Buf數(shù)組?

　　DatagramPacket（byte［］ buf， int length）：將數(shù)據(jù)包中Length長的數(shù)據(jù)裝進(jìn)Buf數(shù)組?

　　DatagramPacket類最重要的方法就是getData（）了，它從實例中取得報文的Byte數(shù)組編碼?

　　下面程序使用DatagramSocket實現(xiàn)了Server/Client結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)通信。本程序的服務(wù)器端使用循環(huán)1000次來讀取DatagramSocket中的數(shù)據(jù)報，每當(dāng)讀取到內(nèi)容之后便向該數(shù)據(jù)報的發(fā)送者送回一條信息。

? ? ? ? 服務(wù)器端程序代碼如下。

　　UdpServer.java

　　public class UdpServer

　　{

　　public static final int PORT = 30000;

　　// 定義每個數(shù)據(jù)報的最大大小為4KB

　　private static final int DATA_LEN = 4096;

　　// 定義接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)組

　　byte［］ inBuff = new byte［DATA_LEN］;

　　// 以指定字節(jié)數(shù)組創(chuàng)建準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的DatagramPacket對象

　　private DatagramPacket inPacket =

　　new DatagramPacket（inBuff ， inBuff.length）;

　　// 定義一個用于發(fā)送的DatagramPacket對象

　　private DatagramPacket outPacket;

　　// 定義一個字符串?dāng)?shù)組，服務(wù)器端發(fā)送該數(shù)組的元素

　　String［］ books = new String［］

　　{

　　“瘋狂Java講義”，

　　“輕量級Java EE企業(yè)應(yīng)用實戰(zhàn)”，

　　“瘋狂Android講義”，

　　“瘋狂Ajax講義”

　　};

　　public void init（）throws IOException

　　{

　　try（

　　// 創(chuàng)建DatagramSocket對象

　　DatagramSocket socket = new DatagramSocket（PORT））

　　{

　　// 采用循環(huán)接收數(shù)據(jù)

　　for （int i = 0; i 《 1000 ; i++ ）

　　{

　　// 讀取Socket中的數(shù)據(jù)，讀到的數(shù)據(jù)放入inPacket封裝的數(shù)組里

　　socket.receive（inPacket）;

　　// 判斷inPacket.getData（）和inBuff是否是同一個數(shù)組

　　System.out.println（inBuff == inPacket.getData（））;

　　// 將接收到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成字符串后輸出

　　System.out.println（new String（inBuff

　　， 0 ， inPacket.getLength（）））;

　　// 從字符串?dāng)?shù)組中取出一個元素作為發(fā)送數(shù)據(jù)

　　byte［］ sendData = books［i % 4］.getBytes（）;

　　// 以指定的字節(jié)數(shù)組作為發(fā)送數(shù)據(jù)，以剛接收到的DatagramPacket的

　　// 源SocketAddress作為目標(biāo)SocketAddress創(chuàng)建DatagramPacket

　　outPacket = new DatagramPacket（sendData

　　， sendData.length ， inPacket.getSocketAddress（））;

　　// 發(fā)送數(shù)據(jù)

　　socket.send（outPacket）;

　　}

　　}

　　}

　　public static void main（String［］ args）

　　throws IOException

　　{

　　new UdpServer（）.init（）;

　　}

　　}

　　客戶端程序代碼也與此類似，客戶端采用循環(huán)不斷地讀取用戶鍵盤輸入，每當(dāng)讀取到用戶輸入的內(nèi)容后就將該內(nèi)容封裝成DatagramPacket數(shù)據(jù)報，再將該數(shù)據(jù)報發(fā)送出去；接著把DatagramSocket中的數(shù)據(jù)讀入接收用的DatagramPacket中（實際上是讀入該DatagramPacket所封裝的字節(jié)數(shù)組中）。

? ? ? ? 客戶端程序代碼如下。

　　UdpClient.java

　　public class UdpClient

　　{

　　// 定義發(fā)送數(shù)據(jù)報的目的地

　　public static final int DEST_PORT = 30000;

　　public static final String DEST_IP = “127.0.0.1”;

　　// 定義每個數(shù)據(jù)報的最大大小為4KB

　　private static final int DATA_LEN = 4096;

　　// 定義接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)組

　　byte［］ inBuff = new byte［DATA_LEN］;

　　// 以指定的字節(jié)數(shù)組創(chuàng)建準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的DatagramPacket對象

　　private DatagramPacket inPacket =

　　new DatagramPacket（inBuff ， inBuff.length）;

　　// 定義一個用于發(fā)送的DatagramPacket對象

　　private DatagramPacket outPacket = null;

　　public void init（）throws IOException

　　{

　　try（

　　// 創(chuàng)建一個客戶端DatagramSocket，使用隨機(jī)端口

　　DatagramSocket socket = new DatagramSocket（））

　　{

　　// 初始化發(fā)送用的DatagramSocket，它包含一個長度為0的字節(jié)數(shù)組

　　outPacket = new DatagramPacket（new byte［0］ ， 0

　　， InetAddress.getByName（DEST_IP） ， DEST_PORT）;

　　// 創(chuàng)建鍵盤輸入流

　　Scanner scan = new Scanner（System.in）;

　　// 不斷地讀取鍵盤輸入

　　while（scan.hasNextLine（））

　　{

　　// 將鍵盤輸入的一行字符串轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組

　　byte［］ buff = scan.nextLine（）.getBytes（）;

　　// 設(shè)置發(fā)送用的DatagramPacket中的字節(jié)數(shù)據(jù)

　　outPacket.setData（buff）;

　　// 發(fā)送數(shù)據(jù)報

　　socket.send（outPacket）;

　　// 讀取Socket中的數(shù)據(jù)，讀到的數(shù)據(jù)放在inPacket所封裝的字節(jié)數(shù)組中

　　socket.receive（inPacket）;

　　System.out.println（new String（inBuff ， 0

　　， inPacket.getLength（）））;

　　}

　　}

　　}

　　public static void main（String［］ args）

　　throws IOException

　　{

　　new UdpClient（）.init（）;

　　}

　　}

　　而客戶端與服務(wù)器端的唯一區(qū)別在于：服務(wù)器端的IP地址、端口是固定的，所以客戶端可以直接將該數(shù)據(jù)報發(fā)送給服務(wù)器端，而服務(wù)器端則需要根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)報來決定“反饋”數(shù)據(jù)報的目的地。

　　讀者可能會發(fā)現(xiàn)，使用DatagramSocket進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時，服務(wù)器端無須也無法保存每個客戶端的狀態(tài)，客戶端把數(shù)據(jù)報發(fā)送到服務(wù)器端后，完全有可能立即退出。但不管客戶端是否退出，服務(wù)器端都無法知道客戶端的狀態(tài)。

　　當(dāng)使用UDP協(xié)議時，如果想讓一個客戶端發(fā)送的聊天信息被轉(zhuǎn)發(fā)到其他所有的客戶端則比較困難，可以考慮在服務(wù)器端使用Set集合來保存所有的客戶端信息，每當(dāng)接收到一個客戶端的數(shù)據(jù)報之后，程序檢查該數(shù)據(jù)報的源SocketAddress是否在Set集合中，如果不在就將該SocketAddress添加到該Set集合中。這樣又涉及一個問題：可能有些客戶端發(fā)送一個數(shù)據(jù)報之后永久性地退出了程序，但服務(wù)器端還將該客戶端的SocketAddress保存在Set集合中……總之，這種方式需要處理的問題比較多，編程比較煩瑣。幸好Java為UDP協(xié)議提供了MulticastSocket類，通過該類可以輕松地實現(xiàn)多點廣播。