Java利用UDP协议建立广播组通信【附通信源码】
UDP (用户数据报协议)是OSI(Open System Interconnection,开放式系统互联) 参考模型中一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
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Hello!大家好!我是灰小猿。
之前和大家分享了使用TCP协议进行网络通信的过程,想了解的小伙伴可以看我的这篇文章《Java利用TCP协议实现客户端与服务器通信》,今天来和大家分享一下在Java网络编程开发中,使用UDP协议进行网络通信,
什么是UDP协议?
首先来了解一下什么是UDP协议。
UDP(即用户数据报协议)它是除了TCP协议以外的另一种网络信息传输的形式,我们知道TCP和UDP协议的不同点在于:
TCP协议是可靠而非安全的网络协议,它可以保证数据在从一端传输至另一端的时候可以准确的送达,并且送达的数据的排列顺序和送出时的顺序是相同的。
UDP协议的安全而非可靠的网络协议,基于UDP的信息传输快,但是不提供可靠的保证,
使用UDP协议进行数据传输时,用户无法知道数据能否到达主机,也不能确保到达目的地的顺序是否和发送的顺序相同,它就像是像一个广播站一样,将消息通过喇叭广播出去,然后人们可以听到这条消息,但是谁收了消息,谁没有收到消息,广播员是不知道的。即使如此,它也可以在较短时间内通知到听到消息的大部分人,所以说UDP协议是一种不可靠的协议,但是对于需要快速传输信息,并且能够容忍小的错误的通信,可以考虑使用UDP协议。
UDP协议数据传输原理
基于UDP通信的基本模式类似于“收发快递”的过程。
- 将数据打包(称为数据包),然后将数据包发往目的地。
- 接收别人发来的数据包,然后查看数据包。
发送数据包的过程如下:
-
使用DatagramSocket()创建一个数据包套接字,
-
使用DatagramPacket(byte[] buf,int offset,int length,InetAddress address,int port)创建要发送的数据包。
-
使用DatagramSocket类的send()方法发送数据包。
接收数据包的步骤如下:
-
使用DatagramSocket(int port)创建数据包套接字,并绑定到指定的端口
-
使用DatagramPocket(byte[] buf,int length)创建字节数组来接收数据包。
-
使用DatagramPacket类的receive()方法来接收UDP包,
在这里需要注意的一点是:DatagramPacket类的receive()方法开始接收数据时,如果还没有可以接收的数据,在正常情况下DatagramPacket类的receive()方法将会阻塞,一直等到网络上有数据传来,receive()方法接收该数据并返回,
如果网络上没有一个数据传来,receive()方法也没有阻塞,肯定是程序有问题,一般是使用了一个已经被占用的端口。
接下来分别说明一下在进行UDP协议传输时,常用的两个类:
DatagramPacket类
DatagramPacket类位于Java.net包下,用来表示数据包。
DatagramPacket类的构造函数有:
- DatagramPocket(byte[] buf,int length)
- DatagramPacket(byte[] buf,int offset,int length,InetAddress address,int port)
第一种构造函数用于接收数据包,它指定了数据包的内存空间和大小,可以形象的表示为接收快递的收件人,只需要获取到包裹就可以了。
第二种构造函数用于发送数据包,它不仅指定了数据包的内存空间和大小,还指定了数据包的目标地址和端口,在发送数据时必须指定接收方的Socket地址和端口号,使用第二种构造函数可以创建发送数据的DatagramPacket对象,因此第二种构造函数也可以理解为快递员,他不仅需要获取到要发送的快递包裹,还需要知道发送的地址(ip地址)和门牌号(端口号)。
DatagramSocket类
DatagramSocket类位于java.net包中,它用于表示接收和发送数据包的套接字,该类有以下的构造函数:
- DatagramSocket()
- DatagramSocket(int port)
- DatagramSocket(int port,InetAddress addr)
第一种构造函数创建DatagramSocket对象,构造数据报套接字,并将其绑定到本地主机任何可用的端口上,
第二种构造函数创建DatagramSocket对象,创建数据报套接字,并将其绑定到本地主机的指定端口上,
第三种构造函数创建DatagramSocket对象,创建数据报套接字,并将其绑定到指定的本地地址上,这一种构造函数适用于有多块网卡和多个ip地址的情况。
在进行程序的接收时,必须指定一个端口号,不允许系统随机生成,此时可以使用第二种构造函数,就像你去发快递收货地址必须指定是一样的,在发送程序时通常使用第一种构造函数,不需要指定端口号,这就像发快递不管去哪一个快递公司都可以。
UDP协议网络通信客户端服务器程序
了解了UDP协议的基本通讯原理之后,就是UDP程序的编写过程了,我们以一个不断发送天气情况的程序为例,在服务器端不断发送天气情况,客户端通过接收窗口进行接收,并且实时显示接收到的信息。
服务器端程序
客户端程序
在打开服务器发送消息后,打开客户端的窗体进行接收并实时显示,效果如下:
在这里需要注意一点:发送广播和接收广播的地址必须位于同一个组内,地址范围为:224.0.0.0~224.255.255.255,该地址并不代表某个特定主机的位置,加入到同一个组的主机可以在某个端口上广播信息,也可以在某个端口上接收信息。
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