使用DatagramSocket發(fā)送、接收數(shù)據(jù)(Socket之UDP套接字)

昵稱20874412 2015-01-22

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用DatagramSocket發(fā)送、接收數(shù)據(jù)（1）

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(bào)，Java使用DatagramPacket來代表數(shù)據(jù)報(bào)，DatagramSocket接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)都是通過 DatagramPacket對(duì)象完成的。

先看一下DatagramSocket的構(gòu)造器。

DatagramSocket()：創(chuàng)建一個(gè)DatagramSocket實(shí)例，并將該對(duì)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(gè)端口。

DatagramSocket(int prot)：創(chuàng)建一個(gè)DatagramSocket實(shí)例，并將該對(duì)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(gè)DatagramSocket實(shí)例，并將該對(duì)象綁定到指定IP地址、指定端口。

通過上面三個(gè)構(gòu)造器中的任意一個(gè)構(gòu)造器即可創(chuàng)建一個(gè)DatagramSocket實(shí)例，通常在創(chuàng)建服務(wù)器時(shí)，創(chuàng)建指定端口的 DatagramSocket實(shí)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(shí)例之后，就可以通過如下兩個(gè)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(bào)。

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

從上面兩個(gè)方法可以看出，使用DatagramSocket發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，DatagramSocket并不知道將該數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到哪里，而是由 DatagramPacket自身決定數(shù)據(jù)報(bào)的目的地。就像碼頭并不知道每個(gè)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。

下面看一下DatagramPacket的構(gòu)造器。

DatagramPacket(byte[] buf,int length)：以一個(gè)空數(shù)組來創(chuàng)建DatagramPacket對(duì)象，該對(duì)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(gè)包含數(shù)據(jù)的數(shù)組來創(chuàng)建DatagramPacket對(duì)象，創(chuàng)建該DatagramPacket對(duì)象時(shí)還指定了IP地址和端口--這就決定了該數(shù)據(jù)報(bào)的目的地。

DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length)：以一個(gè)空數(shù)組來創(chuàng)建DatagramPacket對(duì)象，并指定接收到的數(shù)據(jù)放入buf數(shù)組中時(shí)從offset開始，最多放length個(gè)字節(jié)。

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

當(dāng)Client/Server程序使用UDP協(xié)議時(shí)，實(shí)際上并沒有明顯的服務(wù)器端和客戶端，因?yàn)閮煞蕉夹枰冉⒁粋€(gè)DatagramSocket 對(duì)象，用來接收或發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，然后使用DatagramPacket對(duì)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(duì)象所在的程序被稱為服務(wù)器，因?yàn)樵揇atagramSocket可以主動(dòng)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(gè)或第三個(gè)構(gòu)造器生成一個(gè)DatagramPacket對(duì)象，給出接收數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)組及其長(zhǎng)度。然后調(diào)用 DatagramSocket 的receive()方法等待數(shù)據(jù)報(bào)的到來，receive()將一直等待（該方法會(huì)阻塞調(diào)用該方法的線程），直到收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)為止。如下代碼所示：

// 創(chuàng)建一個(gè)接收數(shù)據(jù)的DatagramPacket對(duì)象  
DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buf, 256);  
// 接收數(shù)據(jù)報(bào)  
socket.receive(packet);

在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，調(diào)用第二個(gè)或第四個(gè)構(gòu)造器創(chuàng)建DatagramPacket對(duì)象，此時(shí)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(hào)。發(fā)送數(shù)據(jù)是通過DatagramSocket的send()方法實(shí)現(xiàn)的，send()方法根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址來尋徑以傳送數(shù)據(jù)報(bào)。如下代碼所示：

// 創(chuàng)建一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)的DatagramPacket對(duì)象  
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, length, address, port);  
// 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)  
socket.send(packet);

使用DatagramPacket接收數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)感覺DatagramPacket設(shè)計(jì)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(chǔ)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(shí)，必須傳入一個(gè)空的字節(jié)數(shù)組，該數(shù)組的長(zhǎng)度決定了該DatagramPacket能放多少數(shù)據(jù)，這實(shí)際上暴露了DatagramPacket的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。接著DatagramPacket又提供了一個(gè)getData()方法，該方法又可以返回Datagram Packet對(duì)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(shí)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(gè)DatagramPacket對(duì)象后，如果想向該數(shù)據(jù)報(bào)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(gè)數(shù)據(jù)報(bào)由誰發(fā)送過來，但程序可以調(diào)用DatagramPacket的如下3個(gè)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(bào)時(shí)，該方法返回此數(shù)據(jù)報(bào)的目標(biāo)機(jī)器的IP地址；當(dāng)程序剛接收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，該方法返回該數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)時(shí)，該方法返回此數(shù)據(jù)報(bào)的目標(biāo)機(jī)器的端口；當(dāng)程序剛接收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，該方法返回該數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)時(shí)，該方法返回此數(shù)據(jù)報(bào)的目標(biāo)SocketAddress；當(dāng)程序剛接收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，該方法返回該數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送主機(jī)的SocketAddress。

getSocketAddress()方法的返回值是一個(gè)SocketAddress對(duì)象，該對(duì)象實(shí)際上就是一個(gè)IP地址和一個(gè)端口號(hào)。也就是說，SocketAddress對(duì)象封裝了一個(gè)InetAddress對(duì)象和一個(gè)代表端口的整數(shù)，所以使用SocketAddress對(duì)象可以同時(shí)代表 IP地址和端口。

http://book.51cto.com/art/201203/322542.htm

17.4.2 使用DatagramSocket發(fā)送、接收數(shù)據(jù)（2）

下面程序使用DatagramSocket實(shí)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(bào)，每當(dāng)讀取到內(nèi)容之后便向該數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送者送回一條信息。服務(wù)器端程序代碼如下。

程序清單：codes\17\17.4\UdpServer.java

public class UdpServer  
{  
    public static final int PORT = 30000;  
    // 定義每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)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(duì)象  
    private DatagramPacket inPacket =   
        new DatagramPacket(inBuff , inBuff.length);  
    // 定義一個(gè)用于發(fā)送的DatagramPacket對(duì)象  
    private DatagramPacket outPacket;  
    // 定義一個(gè)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(jí)Java EE企業(yè)應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)",  
        "瘋狂Android講義",  
        "瘋狂Ajax講義"  
    };  
    public void init()throws IOException  
    {  
        try(  
            // 創(chuàng)建DatagramSocket對(duì)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(gè)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(gè)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();  
    }  
}

上面程序中的粗體字代碼就是使用DatagramSocket發(fā)送、接收DatagramPacket的關(guān)鍵代碼，該程序可以接收1000個(gè)客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。

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(bào)，再將該數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去；接著把DatagramSocket中的數(shù)據(jù)讀入接收用的DatagramPacket中（實(shí)際上是讀入該 DatagramPacket所封裝的字節(jié)數(shù)組中）?？蛻舳顺绦虼a如下。

17.4.2 使用DatagramSocket發(fā)送、接收數(shù)據(jù)（3）

程序清單：codes\17\17.4\UdpClient.java

public class UdpClient  
{  
    // 定義發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)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(gè)數(shù)據(jù)報(bào)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(duì)象  
    private DatagramPacket inPacket =   
        new DatagramPacket(inBuff , inBuff.length);  
    // 定義一個(gè)用于發(fā)送的DatagramPacket對(duì)象  
    private DatagramPacket outPacket = null;  
    public void init()throws IOException  
    {  
        try(  
            // 創(chuàng)建一個(gè)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(gè)長(zhǎng)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(bào)  
                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();  
    }  
}

上面程序中的粗體字代碼同樣也是使用DatagramSocket發(fā)送、接收DatagramPacket的關(guān)鍵代碼，這些代碼與服務(wù)器端代碼基本相似。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(bào)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(bào)來決定"反饋"數(shù)據(jù)報(bào)的目的地。

讀者可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，使用DatagramSocket進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，服務(wù)器端無須也無法保存每個(gè)客戶端的狀態(tài)，客戶端把數(shù)據(jù)報(bào)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(shí)，如果想讓一個(gè)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(gè)客戶端的數(shù)據(jù)報(bào)之后，程序檢查該數(shù)據(jù)報(bào)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(gè)問題：可能有些客戶端發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)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(shí)現(xiàn)多點(diǎn)廣播。

Socket之UDP套接字

UDP套接字：UDP套接字的使用是通過DatagramPacket類和DatagramSocket類，客戶端和服務(wù)器端都是用DatagramPacket類來接收數(shù)據(jù)，使用DatagramSocket類來發(fā)送數(shù)據(jù)。

UDP客戶端：也是主要執(zhí)行三個(gè)步驟。

1.創(chuàng)建DatagramSocket實(shí)例；

2.使用DatagramSocket類的send()和receive()方法發(fā)送和接收DatagramPacket實(shí)例；

3.最后使用DatagramSocket類的close()方法銷毀該套接字。

下面是例子，它主要執(zhí)行三個(gè)步驟，

1.向服務(wù)器發(fā)送信息；

2.在receive()方法上最多阻塞等待3秒鐘，在超時(shí)前若沒有收到響應(yīng)，則重發(fā)請(qǐng)求（最多重發(fā)5次）；

3.關(guān)閉客戶端。

[java] view plain copy

//UDPEchoClientTimeout.java
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.io.IOException;
import java.io.InterruptedIOException;
public class UDPEchoClientTimeout {
private static final int TIMEOUT = 3000; // 設(shè)置超時(shí)為3秒
private static final int MAXTRIES = 5; // 最大重發(fā)次數(shù)5次
public static void main(String[] args) throws IOException {
if ((args.length < 2) || (args.length > 3)) { // Test for correct # of args
throw new IllegalArgumentException("Parameter(s): <Server> <Word> [<Port>]");
}
InetAddress serverAddress = InetAddress.getByName(args[0]); // 服務(wù)器地址
// Convert the argument String to bytes using the default encoding
//發(fā)送的信息
byte[] bytesToSend = args[1].getBytes();
int servPort = (args.length == 3) ? Integer.parseInt(args[2]) : 7;
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
socket.setSoTimeout(TIMEOUT); // 設(shè)置阻塞時(shí)間
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(bytesToSend, // 相當(dāng)于將發(fā)送的信息打包
bytesToSend.length, serverAddress, servPort);
DatagramPacket receivePacket = // 相當(dāng)于空的接收包
new DatagramPacket(new byte[bytesToSend.length], bytesToSend.length);
int tries = 0; // Packets may be lost, so we have to keep trying
boolean receivedResponse = false;
do {
socket.send(sendPacket); // 發(fā)送信息
try {
socket.receive(receivePacket); // 接收信息
if (!receivePacket.getAddress().equals(serverAddress)) {// Check source
throw new IOException("Received packet from an unknown source");
}
receivedResponse = true;
} catch (InterruptedIOException e) { // 當(dāng)receive不到信息或者receive時(shí)間超過3秒時(shí)，就向服務(wù)器重發(fā)請(qǐng)求
tries += 1;
System.out.println("Timed out, " + (MAXTRIES - tries) + " more tries...");
}
} while ((!receivedResponse) && (tries < MAXTRIES));
if (receivedResponse) {
System.out.println("Received: " + new String(receivePacket.getData()));
} else {
System.out.println("No response -- giving up.");
}
socket.close();
}
}

例子只是簡(jiǎn)單的向指定的服務(wù)器發(fā)送信息，并將發(fā)送的信息由服務(wù)器返回給指定客戶端。

UDP服務(wù)器端：典型的UDP服務(wù)器要執(zhí)行三個(gè)步驟，

1.創(chuàng)建一個(gè)指定了本地端口的DatagramSocket實(shí)例；

2.使用DatagramSocket的receive()方法接收一個(gè)來自客戶端的DatagramPacket實(shí)例，而這個(gè)DatagramPacket實(shí)例在客戶端創(chuàng)建時(shí)就包含了客戶端的地址，這樣我們就知道回復(fù)信息要發(fā)送到哪里了；

3.使用DatagramSocket類的send()和receive()方法來發(fā)送和接收DatagramPacket實(shí)例。

下面是例子

[java] view plain copy

//UDPEchoServer.java
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class UDPEchoServer {
private static final int ECHOMAX = 255; // 發(fā)送或接收的信息最大字節(jié)數(shù)
public static void main(String[] args) throws IOException {
if (args.length != 1) { // Test for correct argument list
throw new IllegalArgumentException("Parameter(s): <Port>");
}
int servPort = Integer.parseInt(args[0]);
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(servPort);
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(new byte[ECHOMAX], ECHOMAX);
while (true) { // 不斷接收來自客戶端的信息及作出相應(yīng)的相應(yīng)
socket.receive(packet); // Receive packet from client
System.out.println("Handling client at " + packet.getAddress().getHostAddress() + " on port " + packet.getPort());
socket.send(packet); // 將客戶端發(fā)送來的信息返回給客戶端
packet.setLength(ECHOMAX);
// 重置packet的內(nèi)部長(zhǎng)度，因?yàn)樘幚砹私邮盏降男畔⒑螅瑪?shù)據(jù)包的內(nèi)部長(zhǎng)度將被
//設(shè)置為剛處理過的信息的長(zhǎng)度，而這個(gè)長(zhǎng)度可能比緩沖區(qū)的原始長(zhǎng)度還要短，
//如果不重置，而且接收到的新信息長(zhǎng)于這個(gè)內(nèi)部長(zhǎng)度，則超出長(zhǎng)度的部分將會(huì)被截?cái)啵赃@點(diǎn)必須注意到。
}
/* NOT REACHED */
}
}

例子只是簡(jiǎn)單地將客戶端發(fā)送過來的信息再回復(fù)給客戶端，服務(wù)器端會(huì)不斷地receive來自客戶端的信息，如果receive不到任何客戶端請(qǐng)求，則將會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到receive到有客戶端請(qǐng)求位置。

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