Java UDP 客户端服务器程序示例

在本 Java 网络编程教程中，您将学习如何编写基于 UDP 协议的客户端/服务器应用程序。

首先，让我们看看 Java Network API 是如何设计来支持使用 UDP 的网络应用程序开发的。

DatagramPacket 和DatagramSocket是用于实现 UDP 客户端/服务器应用程序的两个主要类。DatagramPacket是一个数据容器，DatagramSocket是一种发送和接收DatagramPacket的机制。

1. 数据报包

在 UDP 的术语中，传输的数据被封装在一个称为数据报的单元中。数据报是通过网络发送的一个独立的、自包含的消息，其到达、到达时间和内容都没有保证。而在 Java 中，DatagramPacket代表一个数据报。

您可以使用以下构造函数之一创建DatagramPacket对象：

DatagramPacket(byte[] buf, int length)

DatagramPacket(byte[] buf, int 长度, InetAddress 地址, int 端口)

如您所见，数据必须采用字节数组的形式。第一个构造函数用于创建要接收的DatagramPacket。

第二个构造函数创建了一个要发送的DatagramPacket，所以需要指定目的主机的地址和端口号。

参数 length 指定要使用的字节数组中的数据量，通常是数组的长度（buf.length）。

还有其他构造函数允许您指定字节数组中的偏移量，以及使用SocketAddress：

DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length)

DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress 地址)

此外，DatagramPacket为地址、数据和端口号提供了 setter 和 getter 方法。有关完整的详细信息，请参阅其DatagramPacket Javadoc。

2. 数据报套接字

您使用DatagramSocket发送和接收DatagramPacket。DatagramSocket表示网络中两台计算机之间的 UDP 连接。

在 Java 中，我们对客户端和服务器都使用DatagramSocket。客户端和服务器没有单独的类，如 TCP 套接字。

因此，您可以使用以下构造函数之一创建一个DatagramSocket对象来建立用于发送和接收数据报的 UDP 连接：

数据报套接字()

DatagramSocket(int 端口)

DatagramSocket（int 端口，InetAddress 梯形图）

无参数构造函数用于创建绑定到任意端口号的客户端。第二个构造函数用于创建绑定到特定端口号的服务器，以便客户端知道如何连接。

第三个构造函数将服务器绑定到指定的 IP 地址（以防计算机有多个 IP 地址）。

如果无法打开套接字，或者套接字无法绑定到指定的端口或地址，则这些构造函数可以抛出SocketException。所以你已经捕获或重新抛出这个已检查的异常。

DatagramSocket的关键方法包括：

send (DatagramPacket p)：发送数据报包。

接收（DatagramPacket p）：接收数据报包。

setSoTimeout (int timeout)：以毫秒为单位设置超时时间，限制接收数据时的等待时间。如果超时到期，则会引发SocketTimeoutException。

close ()：关闭套接字。

这些方法可以抛出IOException、PortUnreachableException、SocketTimeoutException ……所以你必须捕捉或重新抛出它们。有关完整的详细信息，请参阅 DatagramSocket Javadoc。

现在，让我们看看一些运行中的示例程序。

3. Java UDP 客户端示例

我们将为一个客户端程序编写代码，该程序从实现每日报价 (QOTD) 服务（一种 Internet 标准）的服务器请求报价。以下代码片段将DatagramPacket发送到由主机名和端口指定的服务器：

String hostname = "djxmmx.net";

int port = 17;

InetAddress address = InetAddress.getByName(hostname);

DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

byte[] buffer = new byte[512];

DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, address, port);

socket.send(request);

如您所见，缓冲区没有数据，因为 QOTD 服务不需要客户端发送任何特定消息。并且您必须在DatagramPacket 中指定服务器的地址和端口。所以这段代码只是向服务器发送一个信号，暗示“嘿，我想从你那里得到一个报价”。

下面的代码片段从服务器接收一个DatagramPacket：

DatagramPacket response = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

socket.receive(response);

String quote = new String(buffer, 0, response.getLength());

System.out.println(quote);

如您所见，一旦套接字打开，接收数据包非常简单。并且代码将字节数组转换为以可读格式打印的字符串。

这是完整客户端程序的代码，它参数化主机名和端口号，处理异常并每 10 秒从服务器获取报价：

import java.io.*;

import java.net.*;

/**

* This program demonstrates how to implement a UDP client program.

*

* @author www.codejava.net

*/

public class QuoteClient {

public static void main(String[] args) {

if (args.length < 2) {

System.out.println("Syntax: QuoteClient <hostname> <port>");

return;

}

String hostname = args[0];

int port = Integer.parseInt(args[1]);

try {

InetAddress address = InetAddress.getByName(hostname);

DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

while (true) {

DatagramPacket request = new DatagramPacket(new byte[1], 1, address, port);

socket.send(request);

byte[] buffer = new byte[512];

DatagramPacket response = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

socket.receive(response);

String quote = new String(buffer, 0, response.getLength());

System.out.println(quote);

System.out.println();

Thread.sleep(10000);

}

} catch (SocketTimeoutException ex) {

System.out.println("Timeout error: " + ex.getMessage());

ex.printStackTrace();

} catch (IOException ex) {

System.out.println("Client error: " + ex.getMessage());

ex.printStackTrace();

} catch (InterruptedException ex) {

ex.printStackTrace();

}

要测试此客户端程序，请键入以下命令：

1	`java QuoteClient djxmmx.net 17`

djxmmx.net是我们可以使用的公共QOTD服务器，17是为QOTD服务预留的端口号。

你会看到这样的输出：

"When a stupid man is doing something he is ashamed of, he always declares that it is his duty." George Bernard Shaw (1856-1950)

"Oh the nerves, the nerves; the mysteries of this machine called man!

Oh the little that unhinges it, poor creatures that we are!"

Charles Dickens (1812-70)

In Heaven an angel is nobody in particular." George Bernard Shaw (1856-1950)

如果您自己测试这个程序，您可能会看到不同的引号，因为服务器返回随机引号。按 Ctrl + C 终止程序。

4. Java UDP 服务器示例

下面的示例程序演示了如何为上述客户端实现服务器。以下代码创建一个 UDP 服务器，监听端口 17 并等待客户端的请求：

DatagramSocket socket = new DatagramSocket(17);

byte[] buffer = new byte[256];

DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

socket.receive(request);

的接收（），直到接收到一个数据报的方法块。下面的代码向客户端发送一个DatagramPacket：

InetAddress clientAddress = request.getAddress();

int clientPort = request.getPort();

String data = "Message from server";

buffer = data.getBytes();

DatagramPacket response = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, clientAddress, clientPort);

socket.send(response);

如您所见，服务器还需要知道客户端的地址和端口才能发送DatagramPacket。该信息可以从之前从客户端接收到的DatagramPacket 中获得。并且 String 被转换为一个字节数组，然后可以将其包装在DatagramPacket 中。

下面是一个功能齐全的服务器程序，它从文本文件中读取报价，并为每个客户端的请求发送一个随机报价。引用文件和端口号作为程序的参数给出。这是代码：

import java.io.*;

import java.net.*;

import java.util.*;

/**

* This program demonstrates how to implement a UDP server program.

*

* @author www.codejava.net

*/

public class QuoteServer {

private DatagramSocket socket;

private List<String> listQuotes = new ArrayList<String>();

private Random random;

public QuoteServer(int port) throws SocketException {

socket = new DatagramSocket(port);

random = new Random();

}

public static void main(String[] args) {

if (args.length < 2) {

System.out.println("Syntax: QuoteServer <file> <port>");

return;

}

String quoteFile = args[0];

int port = Integer.parseInt(args[1]);

try {

QuoteServer server = new QuoteServer(port);

server.loadQuotesFromFile(quoteFile);

server.service();

} catch (SocketException ex) {

System.out.println("Socket error: " + ex.getMessage());

} catch (IOException ex) {

System.out.println("I/O error: " + ex.getMessage());

}

private void service() throws IOException {

while (true) {

DatagramPacket request = new DatagramPacket(new byte[1], 1);

socket.receive(request);

String quote = getRandomQuote();

byte[] buffer = quote.getBytes();

InetAddress clientAddress = request.getAddress();

int clientPort = request.getPort();

DatagramPacket response = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, clientAddress, clientPort);

socket.send(response);

}

private void loadQuotesFromFile(String quoteFile) throws IOException {

BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(quoteFile));

String aQuote;

while ((aQuote = reader.readLine()) != null) {

listQuotes.add(aQuote);

}

reader.close();

}

private String getRandomQuote() {

int randomIndex = random.nextInt(listQuotes.size());

String randomQuote = listQuotes.get(randomIndex);

return randomQuote;

}

假设我们有一个Quotes.txt文件，其中包含以下内容（每个引号都在一行中）：

Whether you think you can or you think you can't, you're right - Henry Ford

There are no traffic jams along the extra mile - Roger Staubach

Build your own dreams, or someone else will hire you to build theirs - Farrah Gray

What you do today can improve all your tomorrows - Ralph Marston

Remember that not getting what you want is sometimes a wonderful stroke of luck - Dalai Lama

键入以下命令以运行服务器程序：

1	`java QuoteServer Quotes.txt 17`

并运行客户端程序（在同一台计算机上）：

1	`java QuoteClient localhost 17`

客户端和服务器都在无限循环中运行，因此您必须按 Ctrl + C 终止。

这就是关于如何开发依赖 UDP 协议的网络客户端/服务器应用程序的课程。基于这些知识，您可以开发通过 UDP 与服务器通信的客户端程序，并开发您自己的 UDP 客户端/服务器应用程序。

API参考：

数据报包 Javadoc
数据报套接字 Javadoc