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【JavaSE】【网络编程】UDP数据报套接字编程_java网络编程案例教程udp 套接字编程

网友: 技术文档 2025-07-30 14:13:18

目录

  • 一、网络编程简介
  • 二、Socket套接字
  • 三、TCP/UDP简介
    • 3.1 有连接 vs 无连接
    • 3.2 可靠传输 vs 不可靠传输
    • 3.3 面向字节流 vs 面向数据报
    • 3.4 双向工 vs 单行工
  • 四、UDP数据报套接字编程
    • 4.1 API介绍
      • 4.1.1 DatagramSocket类
        • 4.1.1.1 构造方法
        • 4.1.1.2 主要方法
      • 4.1.2 DatagramPocket类
        • 4.1.2.1 构造方法
        • 4.1.2.2 主要方法
      • 4.1.3 使用上述类创建回显服务器-客户端
        • 4.1.3.1 回显服务器UdpEchoServer
        • 4.1.3.2 回显客户端UdpEchoClient

一、网络编程简介

网络编程：

网络编程，指网络上的主机，通过不同的进程，以编程的方式实现网络通信（或称为网络数据传输）。

网络编程涉及基本概念：

一次网络数据传输时：
发送端：数据的发送方进程，称为发送端。发送端主机即网络通信中的源主机。
接收端：数据的接收方进程，称为接收端。接收端主机即网络通信中的目的主机。
收发端：发送端和接收端两端，也简称为收发端。

请求和响应 :
一般来说，获取一个网络资源，涉及到两次网络数据传输：
第一次：请求数据的发送。
第二次：响应数据的发送。

客户端和服务端
服务端：在常见的网络数据传输场景下，把提供服务的一方进程，称为服务端，可以提供对外服务。
客户端：获取服务的一方进程，称为客户端。

二、Socket套接字

Socket套接字：Socket套接字，是由系统提供用于网络通信的技术，是基于TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程。

Socket套接字主要针对传输层协议划分为如下三类：

  1. 流套接字：使用传输层TCP协议。
  2. 数据报套接字：使用传输层UDP协议。
  3. 原始套接字：用于自定义传输层协议。

三、TCP/UDP简介

socket api ：传输层提供给应用层的API。
传输层的两个核心协议是：TCP与UDP协议。

  • TCP协议：有连接，可靠传输，面向字节流，全双工的协议。
  • UDP协议：无连接，不可靠传输，面向数据报，全双工的协议。

3.1 有连接 vs 无连接

有/无连接：是一个抽象的概念，虚拟的逻辑上的连接。就像前面的链表的学习一样，物理上不连续，但通过节点之间的关联使其逻辑上连续。

TCP协议中：保存了对端的信息，让两个通信之间的设备有连接。就如AB通信，A保存B信息，B保存A信息。

UDP协议中：UDP本身不保存对端信息，但可以自己使用代码保存。

3.2 可靠传输 vs 不可靠传输

丢包： 网络上数据发生丢失的情况就是丢包。

传输中丢包情况造成原因：

  1. 当光/电/电磁信号，受到外界的干扰。
  2. 网络世界是通过交换机，路由器组建起来的。而交换机，路由器就像十字路口一样，当某个时间点，实际转发的数据超过设备能转发的上限的时候，就会“堵车”，造成丢包。

可靠传输：不是保证数据报100%到达，不造成一点丢失。而是尽可能提高传输成功的概率，如果丢包还会进行记录。

不可靠传输：在发出数据后就不管了。

3.3 面向字节流 vs 面向数据报

面向数据流：读写数据（读–>接收数据，写–> 发送数据）的时候，以字节为单位。支持读写任意长度，有粘包问题。
面向数据报：读写数据（读–>接收数据，写–> 发送数据）的时候，以一个数据报为单位。有长度限制。

3.4 双向工 vs 单行工

全双工：读写数据（读–>接收数据，写–> 发送数据），支持双向通信，能读能写。
单双工：面向数据流：读写数据（读–>接收数据，写–> 发送数据），只支持单向通信，要么读要么写。

四、UDP数据报套接字编程

计算机中的文件通常是一个广义的概念，文件除了指代一些我们常说的文件外，还能指代一些硬件设备。操作系统管理硬件设备也是抽象成文件。

4.1 API介绍

4.1.1 DatagramSocket类

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

4.1.1.1 构造方法
方法签名 方法说明 public DatagramSocket() throws SocketException 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（⼀般⽤于客⼾端） public DatagramSocket(int port) throws SocketException 创建⼀个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机指定的端⼝（⼀般⽤于服务端） public DatagramSocket(int port, InetAddress laddr) throws SocketException 创建⼀个UDP数据报套接字的Socket，绑定到指定的IP即laddr和端⼝port public DatagramSocket(SocketAddress bindaddr) throws SocketException 创建⼀个UDP数据报套接字的Socket，绑定到bindaddr指定的IP和端⼝
4.1.1.2 主要方法
方法签名 作用 public void send(DatagramPacket p) throws IOException 从此套接字发送数据报包（不会阻塞等待，直接发送） public synchronized void receive(DatagramPacket p) throws IOException 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） public void close() 关闭此数据报套接字

4.1.2 DatagramPocket类

DatagramPacket是UDP Socket发送和接收的数据报。

4.1.2.1 构造方法
方法签名 作用 public DatagramPacket(byte buf[ ], int length) 构造⼀个DatagramPacket以⽤来接收数据报，接收的数据保存在字节数组（第⼀个参数buf）中，接收指定⻓度（第⼆个参数length） public DatagramPacket(byte buf[ ], int offset, int length) 构造⼀个DatagramPacket以⽤来接收数据报，接收的数据保存在字节数组（第⼀个参数buf）中，接收指定⻓度（第⼆个参数length）从buf的下标offset位置开始接收 public DatagramPacket(byte buf[], int offset, int length, SocketAddress address) 构造⼀个DatagramPacket以⽤来发送数据报，发送的数据为字节数组（第⼀个参数buf）中，从offset到指定⻓度（第⼆个参数length）。address指定⽬的主机的IP和端⼝号 public DatagramPacket(byte buf[ ], int offset, int length, InetAddress address, int port) 构造⼀DatagramPacket以⽤来发送数据报，发送的数据为字节数组（第⼀个参数buf）中，从0到指定⻓度（第⼆个参数length）。address指定⽬的主机的IP，port指定⽬的主机的端⼝号 public DatagramPacket(byte buf[ ], int length, SocketAddress address) 构造⼀个DatagramPacket以⽤来发送数据报，发送的数据为字节数组（第⼀个参数buf）中，从0到指定⻓度（第⼆个参数length）。address指定⽬的主机的IP和端⼝号 public DatagramPacket(byte buf[ ], int length, InetAddress address, int port) 构造⼀个DatagramPacket以⽤来接收数据报，接收的数据保存在字节数组（第⼀个参数buf）中，接收指定⻓度（第⼆个参数length）address指定⽬的主机的IP，port指定⽬的主机的端⼝号
4.1.2.2 主要方法
方法签名 作用 public synchronized byte[ ] getData() 获取数据报中的数据 public synchronized int getPort() 从接收的数据报中，获取发送端主机的端⼝号；或从发送的数据报中，获取接收端主机端⼝号 public synchronized InetAddress getAddress() 从接收的数据报中，获取发送端主机IP地址；或从发送的数据报中，获取接收端主机IP地址

4.1.3 使用上述类创建回显服务器-客户端

回显：请求是啥，相应就是啥。

4.1.3.1 回显服务器UdpEchoServer
  1. 先创建一个成员变量：Socket对象，用于接收发送数据报。private DatagramSocket socket = null;
  2. 构造方法，指定一个固定端口号给服务器使用，将Socket使用这个端口号实例化。
public UdpEchoServer(int port) throws SocketException{  socket = new DatagramSocket(port); }
  1. 接下来在start方法中编写服务器实现逻辑。由于服务器是要7*24小时工作的，所以在一个死循环中实现。
  2. 读取请求并解析；
    4.1 构造一个DatagramPocket对象，初始化为0（不是null），用于保存UDP的载荷部分。
    DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[2024],2024);
    4.2 读取请求socket.receive(requestPacket);
    4.3 把读取到有效数据的解析为字符串。
    通过getData方法获取DatagramPacket 中的字节数组，getLength方法获取DatagramPacket 有效数据长度，根据字节数组构造字符串。
    String request = new String(requestPacket.getData(), 0 ,requestPacket.getLength());
  3. 根据请求计算响应，由于是回显服务器，直接请求就是响应。
String response = product(re
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