前言

UDP协议也是传输层的一种协议，上篇文章我们介绍了TCP协议可以参考我的另一篇博客详解TCP协议以及实现TCP版本的字典翻译服务器客户端，以下来介绍一下UDP协议以及他的使用。

1. UDP协议介绍

1. UDP协议是无连接，不可靠传输，面向数据报。全双工的协议。

   解释说明：

   1. 无连接：知道对端的IP和端口号就直接进行传输，不需要建立连接；
   2. 不可靠：发送端发送数据报后就算没有接收UDP协议层也不会返回错误信息给应用层；
   3. 面向数据报：应用层交给UDP多长的报文，就发送多长，既不会拆分也不会合并；
   4. 缓冲区：UDP只有接收缓冲区没有发送缓冲区，发送的数据直接交给内核，由内核交给网络层然后继续后续的传输；UDP具有接收缓冲区，但是这个接收缓冲区不能保证收到的UDP报的顺序和发送UDP报的顺序一致；如果缓冲区满了，再到达的UDP数据就会被丢弃；

2. UDP协议端格式：
   

3. UDP与TCP协议的比较：

   1. TCP具有可靠性UDP没有，但是UDP传输速度比TCP快。
   2. 使用场景：TCP用于可靠传输的情况，应用于文件传输，重要状态更新等场景；UDP用于对高速传输和实时性要求较高的通信领域，例如，早期的QQ，视频传输等。另外UDP可以用于广播；

2.UDP Socket的介绍

Java中分装的UDP版本API主要分为DatagramSocket 和DatagramPacket 用于发送和接收UDP数据报。

DatagramSocket：

1. DatagramSocket的构造方法：
   1. DatagramSocket（） ：创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机的任意一个随机端口（一般用于客户端）。
   2. DatagramSocket（int port） ：创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机的指定端口（一般用于服务器）。
2. DatagramSocket的方法：
   1. void receive（DatagramPacket p）：从此套接字接收数据报，如果没有接收到数据报就会阻塞等待。
   2. void send（DatagramPacket p）：从此套接字发送数据报包。
   3. void close（）：关闭数据报套接字。

DatagramPacket：

1. DatagramPacket的构造方法：

   1. DatagramPacket（byte[] buf ,int length） ：构造一个DatagramPacket 用来接收数据报，接收的数据保存在字节数组中，接收指定长度length。
   2. DatagramPacket（byte[] buf, int offest, int length, SocketAddress address） ：构造一个DatagramPacket 用来发送数据报，发送的数据为字节
      数组中，从offest到指定长度length位置。address指定目的主机的IP和端口号。

2. DatagramPacket的方法：
   1. 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。
   2. 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。
   3. byte[] getData（）：获取数据报数据。

InetSocketAddress
用DatagramPacket 构造UDP发送的数据报时，需要传入SocketAddress，该对象可以使用InetSocketAddress类创建。

InetSocketAddres的构造方法：

InetSocketAddress（InetAddress addr， int port）：创建一个Socket地址，包含IP地址和端口号。

3. UDP版本字典翻译服务器

注意： 以下也是先创建一个回显式服务器，通过继承来实现字典翻译的功能。

package 网络编程;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;/* @author zq* 服务器*/
public class UdpEchoServer {//需要先定义一个socket对象。//通过网络通信，必须要使用socket对象private DatagramSocket socket = null;//抛异常，因为绑定不一定成功，比如某个端口被别的占用//同一个主机上一个端口只能被一个进程绑定。public UdpEchoServer(int port) throws SocketException{//构造socket的同时，指定要关联的端口socket = new DatagramSocket(port);}//启动服务器的主逻辑public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动");while (true){//每次循环，都要做三件事情//1.读取请求并解析DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(requestPacket);//为了方便处理这个请求，我们把数据包转成StringString request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());//2.根据请求计算响应String response = process(request);//3.把响应结果写回客户端//根据response字符串构造一个DatagramPacket//和请求packet不同，此处构造响应的时候，需要指定这个包要发给谁DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length//requestPacket是从客户端这里收来的，getSocketAddress就会得到客户端的ip和端口,requestPacket.getSocketAddress());socket.send(responsePacket);System.out.printf("[%s:%d] req : %s, resp: %s\\n",           requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request,response);}}//这个方法是根据请求计算响应//这个方法后续可以根据需求修改public String process(String request){return  request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer udpEchoServer = new UdpEchoServer(9090);udpEchoServer.start();}}

字典翻译服务器代码：

package 网络编程;import java.io.IOException;
import java.net.SocketException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;/* @author zq* 实现翻译的客户端服务器*/
public class UdpDictSever extends UdpEchoServer {private Map<String,String> dict = new HashMap<>();//调用构造方法public UdpDictSever(int port) throws SocketException {super(port);dict.put("dog","小狗");dict.put("cat","小猫");dict.put("hello","你好");dict.put("love","爱");//可以无限制添加很多数据}//重写process方法@Overridepublic String process(String request){return dict.getOrDefault(request,"该单词没有查到");}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpDictSever udpDictSever = new UdpDictSever(9090);udpDictSever.start();}
}

4. UDP版本字典翻译客户端

package 网络编程;import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Scanner;/* @author zq* UDP版本的客户端服务器程序（回显程序）*/
public class UdpEchoClient {private DatagramSocket socket = null;private String serverIP;private int serverPort;//客户端启动，需要知道服务器在哪里。public UdpEchoClient(String serverIP,int serverPort) throws SocketException {//对于客户端来说，不需要显示关联端口//不代表没有端口，而是系统自动分配了个空闲的端口。socket = new DatagramSocket();this.serverIP = serverIP;this.serverPort = serverPort;}public void start() throws IOException {//通过这个客户端可以多次和服务器进行交换Scanner scanner = new Scanner(System.in);//用户输入while (true){//1.先从控制台，读取一个字符串过来// 先打印一个提示符，提示用户要输入内容System.out.println("->");String request = scanner.next();//2.把字符串构造成UDP packet，（传输层的数据报）并进行发送DatagramPacket requestPacket =  new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,InetAddress.getByName(serverIP),serverPort);socket.send(requestPacket);//3.客户端尝试读取服务器返回的响应。接收返回的数据报DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(responsePacket);//receive方法中的参数传空//4.把响应数据转换成String显示出来String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());System.out.printf("req: %s,resp: %s\\n",request,response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);udpEchoClient.start();}
}