计算机网络(第三弹) --- UDP 套接字编程的通信模型及实现流程

  对于 UDP 协议来说, 具有无连接, 面向数据报的特征, 因此每次都是没有建立连接, 并且一次性发送全部数据报, 一次性接收全部的数据报; java 中使用 UDP 协议通信主要基于 DatagramSocket 类来创建数据报套接字, 并使用 DatagramPacket 作为发送或接收的 UDP 数据报.

1 数据报套接字通信流程

  对于 UDP 协议来说, 具有无连接, 面向数据报的特征, 因此每次都是没有建立连接, 并且一次性发送全部数据报, 一次接收全部的数据报; java 中使用 UDP 协议通信主要基于 DatagramSocket 类来创建数据报套接字, 并使用 DatagramPacket 作为发送或接收的 UDP 数据报, 对于一个服务端而言, 重要的是提供多个客户端的请求处理及相应, 主要流程如下:

2 编程实现

2.1 服务器端代码实现

服务器端代码如下:

public class UdpEchoServer {
    private DatagramSocket socket = null;
    public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动!");
        while(true) {
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socket.receive(requestPacket);
            String request = new String(requestPacket.getData(),
                    0, requestPacket.getLength()).trim();
            String response = process(request);
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),
                    response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());
            socket.send(responsePacket);

            System.out.printf("[%s:%d] req: %s; resp: %s\n",requestPacket.getAddress().toString(),
                    requestPacket.getPort(),request,response);
        }
    }

    public String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);
        server.start();
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

流程解读:

2.2 客户端代码实现

public class UdpEchoClient {
    private DatagramSocket socket = null;
    private String serverIp;
    private int serverPort;

    public UdpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws SocketException {
        this.serverIp = serverIp;
        this.serverPort = serverPort;
        socket = new DatagramSocket();
    }

    public void start() throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while(true) {
            System.out.print("-->");
            String request = scanner.nextLine();
            if(request.equals("exit" +
                    "")) {
                break;
            }
            
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),
                    request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);
            socket.send(requestPacket);

            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096 );
            socket.receive(responsePacket);
            String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());

            System.out.println(response);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        client.start();
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39

代码流程解读:

2.3 运行结果

2.4 整体逻辑

2.5 注意事项

• DatagramPacket 是 UDP socket 发送和接收数据的基本单位, socket 对象本质上是一个文件, 这个文件是网卡的抽象, 可以理解为 “一切皆文件”;
• 再次强调 IP 是用来决定互联网上的某个主机的位置, port 是决定数据交给这个主机上的哪个程序, 这里的关系不是 “一一对应” 的关系, 只是要配合使用, 同一个 IP 上面的 n 个服务器程序就有 n 个端口号;
• 程序启动之后, 马上就能执行到 receive 操作, 服务器启动之后, 客户端并没有接着发送请求, 客户端什么时候发送请求并不能确定, 大概率的情况是调用 receive 的时候客户端还没发任何数据, 此时的 receive 操作就会阻塞, 一直阻塞到真的有数据过来为止, 此处的阻塞时间完全不可预期; 当真的有客户端传过数据来的时候, 此时的 receive 就会把收到的数据放到 DatagramPacket 对象的缓冲区中.