【Java 网络编程】UDP 服务器 客户端 通信 ( DatagramSocket | DatagramPacket | UDP 发送数据包 | UDP 接收数据包 | 端口号分配使用机制 )[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

I UDP 信息发送接收原理

1. UDP 既有客户端的功能 , 也有服务器端的功能 ;

2. UDP 发送和接收 : 计算机 A 向 计算机 B 的 X 端口发送消息 , B 不一定能接收到 , B 能收到并处理该消息的前提是 , B 当前正在监听 X 端口 ;

3. 发送设备个数 : B 监听 X 端口 , 并接收数据 , 向 B 发送信息的设备可以是多个 , B 可以接收到任何设备向其 X 端口发送的数据 ;

4. 端口号说明 : UDP 报文头 64 位 , 其中有发送源端口号 , 和接收的目标端口号 , 这个目标端口号是 X 端口号 , 发送源端口号是随机的动态端口号 ;

5. 相互通信 : B 收到消息时 , 才知道 A 设备发送消息的端口号 ; 如果 B 收到消息 , 然后马上向 A 的发送源端口号回送一条消息 , 如果 A 计算机正在监听这个端口号 , 就可以收到 B 计算机发送的消息 ; 如果 A 没有监听 , 那么收不到这个消息 ;

II UDP 发送和接收端口相同

UDP 发送和接收使用的是同一个端口 ;
UDP 发送和接收使用的是同一个端口 ;
UDP 发送和接收使用的是同一个端口 ;

重要的事情说三遍

III UDP 发送信息代码示例

1. 创建 DatagramSocket 对象 : 发送 UDP 数据包 , 首先要创建 DatagramSocket 对象 , 该对象可用于 UDP 数据包的发送和接收 , 创建时如果需要监听数据的接收 , 可以指定监听的端口 , 也可以等待系统自动分配一个端口 , 使用该端口进行数据的发送和接收 ;

2. 创建并设置 DatagramPacket 对象 : 发送的数据包实体是 DatagramPacket 对象 , 将目标设备的 IP 地址 , 端口号 , 发送的 byte[] 数组数据 , 设置到该数据包实体中 , 调用 DatagramSocket 对象的 send 方法 , 将该数据包发送出去 ;

3. 动态端口号自动分配 : 这里注意 , 发送的同时 , 系统自动分配了 一个动态端口号 , 该发送端口号就是接受端口号 , UDP 开始监听该端口号 , 意味着可以从该端口号接受数据包 , 服务器端就是接收到信息后 , 将反馈数据发送到该动态分配的端口中 ;

            //I. 创建 DatagramSocket 对象 , 用于 UDP 数据包的发送和接收


            //1. UDP 数据包套接字 , 客户端 ,
            // 无需指定端口 , 让系统直接分配一个端口 , 使用该端口发送和接收数据
            DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();


            //II. 发送 UDP 数据包


            //2. 客户端发送给服务器端的端口号
            String sendMessage = "你好, 服务器 !";
            //3. 将字符串转为 byte[] 数组
            byte[] sendData = sendMessage.getBytes();
            //4. 创建发送数据包 , 需要传入的参数 1> 数据 2> 数据长度 3> 接收者的地址 4> 接收者的端口号
            // 向服务器端发送数据 , 发送的端口是自动分配的
            DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendData, sendData.length,
                    InetAddress.getLocalHost(), 8888);

            //5. 将数据包发送出去
            datagramSocket.send(sendPacket);

IV UDP 接收信息代码示例

1. 创建 DatagramSocket 对象 : 接收 UDP 数据包 , 首先要创建 DatagramSocket 对象 , 注意必须设置一个监听的端口号 , 才能接收数据包 ;

客户端没有设置监听端口号 , 接收到了数据 , 是因为其先发送的数据 , 发送数据的同时 , 系统自动为其分配了一个动态端口号 , UDP 中发送和接收使用的是同一个端口号 , 在分配完该动态端口号之后 , 客户端就开始监听该端口号了 ;

2. 创建并设置 DatagramPacket 对象 : 接收的数据包实体是 DatagramPacket 对象 , 需要为其设置一个接收数据的缓冲区 , 接收到数据包后 , 系统会自动将发送信息的设备的 IP 地址 , 端口号 , 发送的 byte[] 数组数据 , 设置到该数据包实体中 , 调用 DatagramSocket 对象的 receive 方法 , 会阻塞等待数据包到来 ;

            //I. 创建 DatagramSocket 对象 , 用于 UDP 数据包的发送和接收


            //1. UDP 数据包接收者 , 监听 8888 端口
            // 该 DatagramSocket 既可以接收数据包 , 也可以发送数据包
            DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(8888);


            //II. 接收 UDP 数据包


            //2. 接收数据包使用的缓冲区
            byte[] receiveBuffer = new byte[1024];
            //3. 接收 UDP 数据包使用的 DatagramPacket 对象
            DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveBuffer, receiveBuffer.length);

            //4. 接收 UDP 数据包
            datagramSocket.receive(receivePacket);

V UDP 服务器端代码示例

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
public class UDPServer { 

public static void main(String[] args){ 

try { 

System.out.println("服务器 开始运行");
//I. 创建 DatagramSocket 对象 , 用于 UDP 数据包的发送和接收
//1. UDP 数据包接收者 , 监听 8888 端口
// 该 DatagramSocket 既可以接收数据包 , 也可以发送数据包
DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(8888);
//II. 接收 UDP 数据包
//2. 接收数据包使用的缓冲区
byte[] receiveBuffer = new byte[1024];
//3. 接收 UDP 数据包使用的 DatagramPacket 对象
DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveBuffer, receiveBuffer.length);
//4. 接收 UDP 数据包
datagramSocket.receive(receivePacket);
//5. 获取发送端的 IP 地址
String sendIP = receivePacket.getAddress().getHostAddress();
//6. 获取发送端的端口号
int sendPort = receivePacket.getPort();
//7. 获取接收到的数据的长度
int receiveLen = receivePacket.getLength();
//8. 获取接收到的数据 , 并转为字符串
String receiveData = new String(receivePacket.getData(), 0, receiveLen);
//9. 打印接收到的数据包信息
System.out.println("服务器 接收到 " + sendIP + " : " + sendPort + " 发送的数据 : " + receiveData);
//III. 发送 UDP 数据包
//10. 将接收到的数据长度回送给发送者
String response = "服务器端 收到客户端发送的 " + receiveLen + " Byte 数据";
//11. 将字符串转为 byte[] 数组
byte[] responseData = response.getBytes();
//12. 创建发送数据包 , 需要传入的参数 1> 数据 2> 数据长度 3> 接收者的地址 4> 接收者的端口号
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(responseData, responseData.length,
receivePacket.getAddress(), receivePacket.getPort());
//13. 将数据包发送出去
datagramSocket.send(responsePacket);
System.out.println("服务器 向客户端 " + sendIP + " : " + sendPort + " 发送的数据 : " + response);
} catch (SocketException e) { 

e.printStackTrace();
} catch (IOException e) { 

e.printStackTrace();
} finally { 

System.out.println("服务器 运行结束");
}
}
}

VI UDP 客户端代码示例

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
public class UDPClient { 

public static void main(String[] args){ 

try { 

System.out.println("客户端 开始运行");
//I. 创建 DatagramSocket 对象 , 用于 UDP 数据包的发送和接收
//1. UDP 数据包套接字 , 客户端 ,
// 无需指定端口 , 让系统直接分配一个端口 , 使用该端口发送数据
DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();
//II. 发送 UDP 数据包
//2. 客户端发送给服务器端的端口号
String sendMessage = "你好, 服务器 !";
//3. 将字符串转为 byte[] 数组
byte[] sendData = sendMessage.getBytes();
//4. 创建发送数据包 , 需要传入的参数 1> 数据 2> 数据长度 3> 接收者的地址 4> 接收者的端口号
// 向服务器端发送数据 , 发送的端口是自动分配的
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendData, sendData.length,
InetAddress.getLocalHost(), 8888);
//5. 将数据包发送出去
datagramSocket.send(sendPacket);
System.out.println("客户端 向服务器 : " +
InetAddress.getLocalHost() + " : " + 8888 + " 发送的数据 : " + sendMessage);
//III. 接收 UDP 数据包
//6. 接收数据包使用的缓冲区
byte[] receiveBuffer = new byte[1024];
//7. 接收 UDP 数据包使用的 DatagramPacket 对象
DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveBuffer, receiveBuffer.length);
//8. 接收 UDP 数据包
datagramSocket.receive(receivePacket);
//9. 获取发送端的 IP 地址
String sendIP = receivePacket.getAddress().getHostAddress();
//10. 获取发送端的端口号
int sendPort = receivePacket.getPort();
//11. 获取接收到的数据的长度
int receiveLen = receivePacket.getLength();
//12. 获取接收到的数据 , 并转为字符串
String receiveData = new String(receivePacket.getData(), 0, receiveLen);
//13. 打印接收到的数据包信息
System.out.println("客户端 接收到服务器端反馈信息 : " +
sendIP + " : " + sendPort + " 发送的数据 : " + receiveData);
} catch (SocketException e) { 

e.printStackTrace();
} catch (IOException e) { 

e.printStackTrace();
} finally { 

System.out.println("客户端 运行结束");
}
}
}

VII 客户端服务器端通信

1. 服务器运行 : 先运行服务器 , 此时服务器开始监听 8888 端口 ,

2. 客户端发送信息 : 再运行客户端 , 客户端向服务器端的 8888 端口发送数据 , 客户端的发送端口是随机的 , 本次是 57660 端口 , 这是个动态分配端口 , UDP 的发送和接收端口是同一个端口 , 此时 UDP 开始监听该端口 ;

3. 服务器端反馈信息 : 服务器端收到客户端发送的数据 , 处理后将反馈数据再次发送回去 , 这里发送给客户端的 57660 端口 , 服务器端的发送端口就是 8888 端口 ;

UDP 发送和接收端口是同一个端口 ;