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Java网络编程之UDP协议详细解读

作者：初念初恋

这篇文章主要介绍了Java网络编程之UDP协议详细解读,UDP协议全称是用户数据报协议,在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包,是一种无连接的协议,在OSI模型中,在第四层——传输层,处于IP协议的上一层,需要的朋友可以参考下

UDP概述

UDP 是User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联） 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，IETF RFC 768是UDP的正式规范。UDP在IP报文的协议号是17。

UDP协议全称是用户数据报协议，在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在OSI模型中，在第四层——传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。

UDP主要特点

UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包而言UDP的额外开销很小。

吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。

UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

虽然UDP是一个不可靠的协议，但它是分发信息的一个理想协议。例如，在屏幕上报告股票市场、显示航空信息等等。UDP也用在路由信息协议RIP（Routing Information Protocol）中修改路由表。在这些应用场合下，如果有一个消息丢失，在几秒之后另一个新的消息就会替换它。UDP广泛用在多媒体应用中。

TCP和UDP区别

TCP 是面向连接的传输控制协议，而UDP 提供了无连接的数据报服务；

TCP 具有高可靠性，确保传输数据的正确性，不出现丢失或乱序，而UDP 在传输数据前不建立连接，不对数据报进行检查与修改，无须等待对方的应答，所以会出现分组丢失、重复、乱序，应用程序需要负责传输可靠性方面的所有工作；

UDP 具有较好的实时性，工作效率较 TCP 协议高；

UDP 段结构比 TCP 的段结构简单，因此网络开销也小；

TCP 协议可以保证接收端毫无差错地接收到发送端发出的字节流，为应用程序提供可靠的通信服务。对可靠性要求高的通信系统往往使用 TCP 传输数据。

应用

适用场合

在选择UDP作为传输协议时必须要谨慎。在网络质量令人十分不满意的环境下，UDP协议数据包丢失会比较严重。但是由于UDP的特性：它不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点，所以通常音频、视频和普通数据在传送时使用UDP较多，因为它们即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。比如我们聊天用的ICQ和QQ就是使用的UDP协议。

实际应用

在现场测控领域，面向的是分布化的控制器、监测器等，其应用场合环境比较恶劣，这样就对待传输数据提出了不同的要求，如实时、抗干扰性、安全性等。基于此，现场通信中，若某一应用要将一组数据传送给网络中的另一个节点，可由UDP进程将数据加上报头后传送给IP进程，UDP协议省去了建立连接和拆除连接的过程，取消了重发检验机制，能够达到较高的通信速率。

代码演示

简单的一个客户端/服务端数据收发的例子

UDP客户端：

public class UdpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //建立一个socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //创建一个数据包
        String msg = "你好啊，服务器~";
        InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 9090;
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, localhost, port);
        //发送数据包
        socket.send(packet);
        //关闭流
        socket.close();
    }
}

UDP服务端：

public class UdpServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //开启端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
        //接收数据包
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length);
        //阻塞接收
        socket.receive(packet);
        String msg = new String(packet.getData(),0,packet.getLength());
        System.out.println("接收到客户端发来的数据：" + msg);
        //关闭数据流
        socket.close();
    }
}

模拟一个学生和老师的聊天对话

//客户端
public class TalkSend implements Runnable {
    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader br = null;
    private int formPort;
    private String toIp;
    private int toPort;
    public TalkSend(int formPort, String toIp, int toPort) {
        this.formPort = formPort;
        this.toIp = toIp;
        this.toPort = toPort;
        try {
            socket = new DatagramSocket(this.formPort);
            //准备数据 控制台读取System.in
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                String msg = br.readLine();
                byte[] bytes = msg.getBytes();
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length, new InetSocketAddress(this.toIp, this.toPort));
                //发送数据
                socket.send(packet);
                if (msg.equals("bye")) {
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}
//服务端
public class TalkReceive implements Runnable {
    DatagramSocket socket = null;
    private int port;
    private String msgForm;
    public TalkReceive(int port, String msgForm) {
        this.port = port;
        this.msgForm = msgForm;
        try {
            socket = new DatagramSocket(port);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                //准备接收包裹
                byte[] bytes = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length);
                socket.receive(packet);
                //断开连接 bye
                String msg = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
                System.out.println(msgForm + ":" + msg);
                if ("bye".equals(msg)) {
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}
public class TalkStudent {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new TalkSend(7777,"localhost",8888)).start();
        new Thread(new TalkReceive(9999,"老师")).start();
    }
}
public class TalkTeacher {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new TalkSend(5555,"localhost",9999)).start();
        new Thread(new TalkReceive(8888,"学生")).start();
    }
}

测试一下，结果如下：

image-20210420140845047.png

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总结

到此这篇关于Java网络编程之UDP协议详细解读的文章就介绍到这了,更多相关UDP协议内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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