UDP协议编程（单播、多播、广播）
这一篇文章开始着重讲解UDP编程。这块的知识也算是非常重要的，而且现在的编程都离不开网络。花了一些时间整理了一下。
一、基本认识
1、什么是UDP协议？
UDP协议，也就是用户数据报协议（User Datagram Protocol），是一个简单的面向数据报的传输层协议。只在IP协议上增加了很少一点的功能，就是复用和分用，以及差错检测的功能。
特点我们可以整理总结一下：
（1）无连接：也就是说发送之前不需要建立连接，直接发送就可以，和TCP协议相比就减少了三次握手四次挥手等时间的消耗。
（2）不可靠交付：也就是说，我们只管发送数据，对方收没收到不需要去管。
（3）面向报文：只进行简单的添加首部数据，就直接封装成IP包发送了。
（4）支持多对多：这里表示的就是单播多播广播机制。
（5）没有拥塞控制
2、数据格式
在上面我们知道，UDP协议包只在I协议上增加了很少一点的功能，就是复用和分用，以及差错检测的功能。那添加的这些数据是什么样子的呢？
UDP协议分为首部字段和数据字段，其中首部字段只占用8个字节，分别是个占用两个字节的源端口、目的端口、长度和检验和。
img
我们在这里对添加的数据字段分别进行一个解释说明：
（1）伪首部：伪首部其实是在校验和的时候添加的，起到一个辅助运算的作用。并不是真正的首部。校验和是为了检查报文中的数据是否有差错，如果没有差错，那么校验和之后的结果应该是1.
（2）源端口：源端口，这是为了收到对方的回音才使用的。
（3）目的端口：也就是UDP数据包的发送目的地。
（4）长度：数据长度
（5）检验和：检查是否数据出现了差错，如果有差错，那就丢弃。
3、UDP协议能做什么？
在UDP协议之上的协议相信我们都听过，比如说DNS、TFTP、SNMP等等，这些协议在网络通信中非常的实用也非常的重要。而且像视频、音频、和一些无关紧要的数据都可以使用他来发送，省时省力。
有一个非常重要的例子，那就是我们的微信聊天的场景，他就是采用的UDP协议，因为UDP协议是不可靠协议，你只管发送就好了，不管对方是否收到信息。对方有时间就会看到这条消息。
4、通信方式
在java中，UDP通信方式主要有三种：单播、多播和广播。
（1）单播：每次只有两个主机在通信。
在IPv4网络中，0.0.0.0到223.255.255.255属于单播地址。就好比说你在大街上叫你女朋友名字，那么就只有你女朋友回头。
（2）广播：当前主机和当前局域网下所有的主机通信
广播肯定都是限制在局域网中的，因为你要是朝着整个互联网广播一条消息，那实在是太麻烦了，而且很多人广播的时候会造成网络堵塞，因此只限定在局域网中。这种方式也很好理解，就好比你在大街上叫了一声“美女帅哥”，那么周围（局域网）所有的人都会回头。
他的地址一般都是255.255.255.255。另外ipv6不支持广播。
（3）多播：当前主机和当前局域网下一部分主机通信
多播也很好理解，就比如你在大街上只喊了一句美女，没有喊帅哥，那么就只有美女回头，帅哥不会回头。组播的地址就比较麻烦一点了。因为你可以把你要通信的地址汇聚到一块形成一个多播组。但是有些地址是官方已经限定好了的，你就没法使用，这叫做永久组。还有一些没被使用的地址就组成了临时组。
其中永久的组播地址：224.0.0.0-224.0.0.2。而剩下的就是临时组了：224.0.1.0～224.0.1.255是公用组播地址
下面我们着重使用代码来实现一下这三种通信方式：
二、代码实现
1、单播案例
单播案例很简单，在这里我们假设，你在大街上叫你女朋友名字，然后你女朋友回头答复了你一句。
首先看一下服务端：代表女朋友：
class UDPServer{
public static void main(String[] args)throws IOException{
//新建一个socket绑定8888端口
DatagramSocket server = new DatagramSocket(8888);
//接收消息
byte[] recvBuf = new byte[100];
DatagramPacket recvPacket = new DatagramPacket(recvBuf , recvBuf.length);
server.receive(recvPacket);
String recvStr = new String(recvPacket.getData() , 0 , recvPacket.getLength());
System.out.println("来自男朋友的呼唤;" + recvStr);
//发送消息：根据接受的port确定男朋友在哪
int port = recvPacket.getPort();
InetAddress addr = recvPacket.getAddress();
String sendStr = "不想回复你，只想买衣服";
byte[] sendBuf;
sendBuf = sendStr.getBytes();
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendBuf,sendBuf.length ,addr,port);
server.send(sendPacket);
server.close();
}
}
然后就是客户端了
class UDPClient{
public static void main(String[] args)throws IOException{
DatagramSocket client = new DatagramSocket();
//发送数据
String sendStr = "Hello!王xx";
byte[] sendBuf;
sendBuf = sendStr.getBytes();
InetAddress addr = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port = 8888;
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendBuf ,sendBuf.length , addr , port);
client.send(sendPacket);
//接受数据
byte[] recvBuf = new byte[100];
DatagramPacket recvPacket = new DatagramPacket(recvBuf , recvBuf.length);
client.receive(recvPacket);
String recvStr = new String(recvPacket.getData() , 0 ,recvPacket.getLength());
System.out.println("收到女朋友的回复:" + recvStr);
client.close();
}
}
代码很简单，你运行一下就能体会到，在这里就不显示结果了。在这里我们会发现里面主要涉及到了两个类DatagramSocket和DatagramPacket。分别表示socket和数据包。这一点和广播涉及到的类是一样的。
2、广播
在大街上，你突然喊了一句，帅哥美女们，于是乎都回头了。
首先是服务端：帅哥美女们
class UDPServer{
public static void main(String[] args) {
int port = 9999;//开启监听的端口
DatagramSocket ds = null;
DatagramPacket dp = null;
byte[] buf = new byte[1024];//存储发来的消息
StringBuffer sbuf = new StringBuffer();
try {
//绑定端口的
ds = new DatagramSocket(port);
dp = new DatagramPacket(buf, buf.length);
System.out.println("街上的帅哥美女们都准备好了：");
ds.receive(dp);
ds.close();
int i;
for(i=0;i<1024;i++){
if(buf[i] == 0){
break;
}
sbuf.append((char) buf[i]);
}
System.out.println("听到街上有人说：" + sbuf.toString());
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
然后就是客户端：
class UDPClient{
public static void main(String[] args)throws IOException{
String host = "255.255.255.255";//广播地址
int port = 9999;//广播的目的端口
String message = "hello girl and boy";//用于发送的字符串
try{
InetAddress adds = InetAddress.getByName(host);
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(message.getBytes(),message.length(), adds, port);
ds.send(dp);
ds.close();
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
完整的代码都在这了，对于结果自己运行一下吧。
3、多播
在大街上，你突然喊了一句美女，于是乎街上的美女们就都回头了，但是帅哥却不会。
首先是服务端：美女
class UDPServer {
private static MulticastSocket ds;
static String multicastHost = "239.0.1.255";
static InetAddress receiveAddress;
public static void main(String[] args) throws IOException {
ds = new MulticastSocket(8899);
// 也就是只接受239.0.1.255这个地址的人发来的消息
receiveAddress = InetAddress.getByName(multicastHost);
// 加入多播组
ds.joinGroup(receiveAddress);
//在线程里面处理信息
new Thread() {
public void run() {
byte buf[] = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, 1024);
while (true) {
try {
System.out.println("美女（没有帅哥）准备好了：");
ds.receive(dp);
String receiveMsg=new String(buf, 0, dp.getLength());
System.out.println("美女听到街上有人喊：" + receiveMsg);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}.start();
}
}
然后是客户端
class UDPClient{
public static void main(String[] args) throws IOException{
MulticastSocket ms=null;
DatagramPacket dataPacket = null;
ms = new MulticastSocket();
ms.setTimeToLive(32);
//将本机的IP地址放到数据包里
byte[] data = "街上的美女们".getBytes();
InetAddress address = InetAddress.getByName("239.0.1.255");
dataPacket = new DatagramPacket(data, data.length, address,8899);
ms.send(dataPacket);
ms.close();
}
}
可能你已经发现了，DatagramSocket已经变成了MulticastSocket，说明多播有自己的实现机制。如果你想进一步了解，可以深入其源码看看。
OK。java中UDP编程基本上就是这三种方式，基本案例在此，你可以根据自己的需要变形。
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