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Java中的UDP通信（附带实例）

用户数据报协议（UDP）是网络信息传输的另一种形式。基于 UDP 的通信和基于 TCP 的通信不同，基于 UDP 的信息传递更快，但不提供可靠性保证。

使用 UDP 传递数据时，用户无法知道数据能否正确地到达主机，也不能确定到达目的地的顺序是否和发送的顺序相同。虽然 UDP 是一种不可靠的协议，但如果需要较快地传输信息，并能容忍小的错误，可以考虑使用 UDP。

基于 UDP 通信的基本模式如下：
发送数据包的步骤如下：
接收数据包的步骤如下：
注意，DatagramSocket 类的 receive() 方法接收数据时，如果还没有可以接收的数据，那么在正常情况下 receive() 方法将阻塞，一直等到网络上有数据传来，receive()方 法接收该数据并返回。如果网络上没有数据发送过来，receive() 方法也没有阻塞，那么肯定是程序有问题，大多数情况下是因为使用了一个被其他程序占用的端口号。

Java DatagramPacket类

java.net 包的 DatagramPacket 类用来表示数据包。DatagramPacket 类的构造方法如下：
第一种构造方法在创建 DatagramPacket 对象时，指定了数据包的内存空间和大小。第二种构造方法不仅指定了数据包的内存空间和大小，还指定了数据包的目标地址和端口。在发送数据时，必须指定接收方的 Socket 地址和端口号，因此使用第二种构造方法可创建发送数据的 DatagramPacket 对象。

Java DatagramSocket类

java.net 包中的 DatagramSocket 类用于表示发送和接收数据包的套接字。该类的构造方法如下： 
DatagramSocket()
DatagramSocket(int port)
DatagramSocket(int port, InetAddress addr)

如果接收数据时必须指定一个端口号，不允许系统随机产生，此时可以使用第二种构造方法。比如有个朋友要你给他写信，那他的地址就必须确定，不确定是不行的。在发送数据时通常使用第一种构造方法，不指定端口号，而是由系统为我们分配一个端口号，就像寄信不需要到指定的邮局去寄一样。

UDP网络程序设计

根据前面所讲的网络编程的基本知识以及 UDP 网络编程的特点，下面创建一个广播数据报程序。

广播数据报是一项较新的技术，其原理类似于广播电台。广播电台需要在指定的波段和频率上广播信息，收听者也要将收音机调到指定的波段、频率，才可以收听广播内容。

【实例】创建 UDP 协议广播电台程序。主机不断地重复播出节目预报，使加入同一组内的主机随时可接收到广播信息。接收者将正在接收的信息放在一个文本域中，并将已接收到的所有信息存储在另一个文本域中。

1) 广播主机程序不断地向外播出信息，代码如下： 
import java.io.IOException;
import java.net.*;

public class Notification extends Thread {
    String weather = "节目预报：8点有大型晚会，请收听"; // 发送的消息
    int port = 9898; // 端口
    InetAddress address = null; // 广播组地址
    MulticastSocket socket = null; // 多点广播套接字

    Notification() {
        try {
            address = InetAddress.getByName("224.255.10.0"); // 广播组地址
            socket = new MulticastSocket(port); // 实例化多点广播套接字
            socket.setTimeToLive(1); // 指定发送范围是本地网络
            socket.joinGroup(address); // 加入广播组
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace(); // 输出异常信息
        }
    }

    public void run() {
        while (true) {
            DatagramPacket packet = null; // 数据包
            byte data[] = weather.getBytes(); // 字符串消息的字节数组
            packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port); // 将数据进行打包
            System.out.println(weather); // 在控制台中输出消息
            try {
                socket.send(packet); // 发送数据
                Thread.sleep(3000); // 线程休眠
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Notification w = new Notification(); // 创建线程
        w.start(); // 启动线程
    }
}
运行结果为：

节目预报：8点有大型晚会，请收听
节目预报：8点有大型晚会，请收听
节目预报：8点有大型晚会，请收听
节目预报：8点有大型晚会，请收听


2) 接收广播程序。单击“开始接收”按钮，系统开始接收主机播出的信息；单击“停止接收”按钮，系统停止接收广播主机播出的信息。代码如下： 
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import javax.swing.*;

public class Receive extends JFrame implements Runnable, ActionListener {
    int port;
    InetAddress group = null;
    MulticastSocket socket = null;
    JButton inceBtn = new JButton("开始接收");
    JButton stopBtn = new JButton("停止接收");
    JTextArea inceAr = new JTextArea(10, 10); // 显示接收广播的文本域
    JTextArea inced = new JTextArea(10, 10);
    Thread thread;
    boolean stop = false; // 停止接收信息的状态

    public Receive() {
        setTitle("广播数据报");
        setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);
        thread = new Thread(this);
        inceBtn.addActionListener(this);
        stopBtn.addActionListener(this);
        inceAr.setForeground(Color.blue);
        JPanel north = new JPanel(); // 将按钮添加到面板 north 上
        north.add(inceBtn);
        north.add(stopBtn);
        add(north, BorderLayout.NORTH); // 将 north 放置在窗体的上部
        JPanel center = new JPanel(); // 创建面板对象 center
        center.setLayout(new GridLayout(1, 2)); // 设置面板布局
        center.add(inceAr);
        center.add(inced);
        add(center, BorderLayout.CENTER); // 设置面板布局
        validate(); // 刷新
        port = 9898; // 设置端口号
        try {
            group = InetAddress.getByName("224.255.10.0");
            socket = new MulticastSocket(port);
            socket.joinGroup(group);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace(); // 输出异常信息
        }
        setBounds(100, 50, 360, 380); // 设置布局
        setVisible(true); // 将窗体设置为显示状态
    }

    public void run() { // run()方法
        while (!stop) {
            byte data[] = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = null;
            packet = new DatagramPacket(data, data.length, group, port); // 待接收的数据包
            try {
                socket.receive(packet); // 接收数据包
                // 获取数据包中的内容
                String message = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
                inceAr.setText("正在接收的内容：\n" + message); // 将接收内容显示在文本域中
                inced.append(message + "\n"); // 每条信息为一行
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace(); // 输出异常信息
            }
        }
    }

    public void actionPerformed(ActionEvent e) { // 单击 ince 按钮触发的事件
        if (e.getSource() == inceBtn) {
            inceBtn.setBackground(Color.red); // 设置按钮颜色
            stopBtn.setBackground(Color.yellow); // 设置按钮颜色
            if (!(thread.isAlive())) { // 如线程不处于“新建状态”
                thread = new Thread(this); // 实例化 Thread 对象
            }
            thread.start(); // 启动线程
            stop = false; // 开始接收信息
        }
        if (e.getSource() == stopBtn) {
            inceBtn.setBackground(Color.yellow); // 设置按钮颜色
            stopBtn.setBackground(Color.red); // 设置按钮颜色
            stop = true; // 停止接收信息
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Receive rec = new Receive();
        rec.setSize(460, 200);
    }
}
运行结果为：


图 1 接收广播的运行结果

发出广播和接收广播的主机地址必须位于同一个组内，地址范围为 224.0.0.0~224.255.255.255，该地址并不代表某个特定主机的位置。加入同一个组的主机可以在某个端口上广播信息，也可以在某个端口上接收信息。

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