UDP套接字程序设计
一、简介
UDP特点：
- UDP与TCP不同，有自己独立的套接字（IP+PORT），所以UDP何TCP使用相同的端口号不会冲突
- UDP在使用前不需要进行连接，没有流的概念，不需要实时连接，只需要目的地址（TCP：电话通讯；UDP：邮件通信）
- 基于用户数据报文（包）读写
- 适用于对数据完整性不是过于苛刻的场合
UDP编程几个关键的Java类：DatagramSocket、DatagramPacket、MulticastSocket
二、程序设计
1、创建UDPClient.java
UDP通信，首先是客户端向服务器发送UDP包，然后服务器就知道了客户端的地址何端口号。一个典型的UDP客户端主要执行以下三步：
- 创建一个DatagramSocket，不需要指定目的地址
- 使用DatagramSocket类来发送和接收DatagramPacket类的实例，进行通信
- 通信完成后，使用DatagramSocket类的close()销毁该套接字
1.1 UDP套接字类: DatagramSocket
不像TCP通信有客户套接字Socket和服务器套接字ServerSocket两种， UDP套接字只有一种DatagramSocket，不区分客户套接字和服务器套接字。UDP套接字扮演的角色就像一个邮箱，从不同地址发来的邮件都可以放到里面。一旦被创建，UDP套接字就可以用来连续向不同的地址发送信息、或从任何地址接收信息。通信过程就需要客户端首先发送信息，服务端收到信息后，就有办法知道远程客户端的地址信息。
（1）UDP套接字创建：
DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();
正如前面所述，不需要指定本地的地址和端口号。
（2）UDP套接字的几个重要方法：
用于发送网络数据：
datagramSocket.send(DatagramPacket packet)； //发送一个数据包到由IP和端口号指定的地址。
用于接收网络数据：
datagramSocket.receive(DatagramPacket packet)；//接收一个数据包，没有数据，则程序会在这里阻塞。
（参数packet属于 DatagramPacket报文类的一个实例对象，用户数据封装在packet中）
指定超时：
datagramSocket.setSoTimeout(int tmeout)
timeout是个整数，表示毫秒数。用来指定上面的receive(DatagramSocket packet)方法的最长阻塞时间。超过这个时长receive方法还没得到响应，就会抛出InterruptedIOException异常，如果你的客户端设置为send一个信息，然后receive等待回应信息，可以用这个方法来设置超时，避免程序无限等待；但如果你的客户端类似TCP的设计方式，开启一个新线程来专门receive信息，那就不要用这个命令，否则在等待的过程中就超时报错了。
1.2 UDP数据报文类: DatagramPacket
TCP发送数据是基于字节流的，而UDP发送数据是基于报文DatagramPacket，网络中传递的UDP数据都要封装在这种自包含（self-contained）的报文中。上面的UDP套接字创建的过程，会发现根本没有指定远程通信方的IP和端口，关键就在send方法的参数：(DatagramPacket packet)。该数据报文除了包含要传输的信息外，每个数据报文实例中还附加了IP地址和端口信息，其具体含义取决于该数据报文是被发送还是被接收。若其是待发送的数据报文，其实例中的地址则指明了目的IP地址和端口号；若其是待接收的数据报文，其实例中的地址则指明了所接收信息的源地址。
（1）UDP数据报文的创建：
DatagramPacket有多个构造方法，对于发送信息，需要明确远程的地址信息，采用下面的构造方法创建：
DatagramPacket(byte[ ] data, int length, InetAddress remoteAddr, int remotePort)
这样UDP套接字的send方法就能把该报文发送到目的地址。
对于接收信息，则采用不用指定地址信息的方式创建：
DatagramPacket(byte[ ] data, int length)
上面的int length表示要读取的数据长度。byte[ ] data就是用于存储报文数据的字节数组缓存。
（2）UDP数据报文DatagramPacket的几个重要方法：
InetAddress getAddress( )：如果是发送的报文，返回的是目标主机的地址信息；如果是要接收的报文，返回的是发送该数据报文的主机地址信息；
int getPort( )：如果是发送的报文，返回的是目标主机的端口；如果是要接收的报文，返回的是发送该数据报文的主机端口；
注意：上面这两个方法主要是服务端使用，服务端可以通过这两个方法获知客户端的地址信息。
byte[ ] getData( ): 从报文中取数据，返回与数据报文相关联的字节数组；
2、创建UDPClientFX.java
3、创建UDPServer.java
自行创建一个DatagramSocket实例，并指定本地端口，便于客户端初次发消息，短裤如8008。使用send何receive方法来发送和接收报文DatagramPacket的实例，进行通信。
4、运行结果
三、完整代码
UDPClient.java
package chapter06;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
public class UDPClient {
private int remotePort;
private InetAddress remoteIP;
private DatagramSocket socket;//UDP套接字
//用于接收数据的报文字节数组缓存最大容量，字节为单位
private static final int MAX_PACKET_SIZE = 512;
public UDPClient(String remoteIP, String remotePort) throws IOException {
this.remoteIP = InetAddress.getByName(remoteIP);
this.remotePort = Integer.parseInt(remotePort);
//创建一个UDP套接字，系统随机选定一个未使用的UDP端口绑定
socket = new DatagramSocket();
//设置接收数据超时
// socket.setSoTimeout(30000);
}
//定义一个数据的发送方法
public void send(String msg) {
try {
//将待发送的字符串转为字节数组
byte[] outData = msg.getBytes("utf-8");
//构建用于发送的数据报文，构造方法中传入远程通信方（服务器)的ip地址和端口
DatagramPacket outPacket = new DatagramPacket(outData, outData.length, remoteIP, remotePort);
//给UDPServer发送数据报
socket.send(outPacket);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//定义数据接收方法
public String receive() {
String msg;
//先准备一个空数据报文
DatagramPacket inPacket = new DatagramPacket(
new byte[MAX_PACKET_SIZE], MAX_PACKET_SIZE);
try {
//读取报文，阻塞语句，有数据就装包在inPacket报文中，以装完或装满为止。
socket.receive(inPacket);
//将接收到的字节数组转为对应的字符串
msg = new String(inPacket.getData(),
0, inPacket.getLength(), "utf-8");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
msg = null;
}
return msg;
}
}
UDPClientFX.java
package chapter06;
import javafx.application.Application;
import javafx.application.Platform;
import javafx.geometry.Insets;
import javafx.geometry.Pos;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.control.Button;
import javafx.scene.control.Label;
import javafx.scene.control.TextArea;
import javafx.scene.control.TextField;
import javafx.scene.layout.BorderPane;
import javafx.scene.layout.HBox;
import javafx.scene.layout.Priority;
import javafx.scene.layout.VBox;
import javafx.stage.Stage;
public class UDPClientFX extends Application {
private Button btnExit = new Button("退出");
private Button btnSend = new Button("发送");
private TextField tfSend = new TextField();
private TextArea taDisplay = new TextArea();
private TextField tfIP = new TextField("202.116.195.71");
private TextField tfPort = new TextField("6868");
private Button btnConnect = new Button("连接");
private chapter06.UDPClient udpClient;
private Thread readThread;
@Override
public void start(Stage primaryStage) throws Exception {
BorderPane mainPane = new BorderPane();
// 顶部连接部件
HBox connHbox = new HBox();
connHbox.setAlignment(Pos.CENTER);
connHbox.setSpacing(10);
connHbox.getChildren().addAll(new Label("IP地址："), tfIP, new Label("端口："), tfPort, btnConnect);
mainPane.setTop(connHbox);
// 信息显示区
VBox vBox = new VBox();
vBox.setSpacing(10);
vBox.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));
// 设置发送信息的文本框
// 自动换行
taDisplay.setWrapText(true);
// 只读
taDisplay.setEditable(false);
vBox.getChildren().addAll(new Label("信息显示区： "), taDisplay, new Label("信息输入区："), tfSend);
VBox.setVgrow(taDisplay, Priority.ALWAYS);
mainPane.setCenter(vBox);
HBox hBox = new HBox();
hBox.setSpacing(10);
hBox.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));
hBox.setAlignment(Pos.CENTER_RIGHT);
// 按钮事件绑定
btnConnect.setOnAction(event -> {
String ip = tfIP.getText().trim();
String port = tfPort.getText().trim();
try {
udpClient = new chapter06.UDPClient(ip, port);
// 启用接收信息进程
readThread = new Thread(() -> {
String msg = null;
// 新增线程是否中断条件 解决退出时出现异常问题
while ((msg = udpClient.receive()) != null) {
if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
continue;
}
String msgTemp = msg;
Platform.runLater(() -> {
taDisplay.appendText(msgTemp + "\n");
});
}
});
readThread.start();
} catch (Exception e) {
taDisplay.appendText("服务器连接失败！" + e.getMessage() + "\n");
}
});
btnExit.setOnAction(event -> {
exit();
});
btnSend.setOnAction(event -> {
String sendMsg = tfSend.getText();
// 修改这里可以发送自定义消息
udpClient.send(sendMsg);//向服务器发送一串字符
taDisplay.appendText("客户端发送：" + sendMsg + "\n");
tfSend.clear();
});
hBox.getChildren().addAll(btnSend, btnExit);
mainPane.setBottom(hBox);
Scene scene = new Scene(mainPane, 700, 400);
// 响应窗体关闭
primaryStage.setOnCloseRequest(event -> {
exit();
});
primaryStage.setScene(scene);
primaryStage.show();
}
public void exit() {
if (udpClient != null) {
udpClient.send("bye");
// 系统退出时，单独的读线程没有结束，因此会出现异常。
// 解决方案：在这里通知线程中断，在线程循环中增加条件检测当前线程是否被中断。
readThread.interrupt();
}
System.exit(0);
}
public void sendText() {
String sendMsg = tfSend.getText();
udpClient.send(sendMsg);//向服务器发送一串字符
taDisplay.appendText("客户端发送：" + sendMsg + "\n");
tfSend.clear();
// 发送bye后重新启用连接按钮，禁用发送按钮
if (sendMsg.equals("bye")) {
btnConnect.setDisable(false);
btnSend.setDisable(true);
}
}
}
UDPServer.java
package chapter06;
import javax.xml.crypto.Data;
import java.io.IOException;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
import java.util.Date;
public class UDPServer {
// UDP套接字类：用于发送信息何接收信息
private DatagramSocket server;
// UDP数据报文类
private DatagramPacket packet;
byte[] buffer = new byte[512];
public UDPServer() throws IOException {
server = new DatagramSocket(8008);
packet = new DatagramPacket(buffer,buffer.length);
System.out.println("服务器开始运行");
}
public void runServer() throws IOException {
while(true){
System.out.println("等待消息");
server.receive(packet);
System.out.println("接收到信息");
String msg = new String(packet.getData(),packet.getOffset(),packet.getLength(),"utf-8");
String remsg = "学号&姓名&"+new Date().toString()+"&"+msg;
byte[] outPutData = remsg.getBytes("utf-8");
DatagramPacket outputPacket = new DatagramPacket(outPutData,outPutData.length,packet.getAddress(),packet.getPort());
server.send(outputPacket);
System.out.println("完成发送");
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
UDPServer udpServer = new UDPServer();
udpServer.runServer();
}
}