UDP （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。
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Hello！大家好！我是灰小猿。
之前和大家分享了使用TCP协议进行网络通信的过程，想了解的小伙伴可以看我的这篇文章《Java利用TCP协议实现客户端与服务器通信》，今天来和大家分享一下在Java网络编程开发中，使用UDP协议进行网络通信，
什么是UDP协议？
首先来了解一下什么是UDP协议。
UDP（即用户数据报协议）它是除了TCP协议以外的另一种网络信息传输的形式，我们知道TCP和UDP协议的不同点在于：
TCP协议是可靠而非安全的网络协议，它可以保证数据在从一端传输至另一端的时候可以准确的送达，并且送达的数据的排列顺序和送出时的顺序是相同的。
UDP协议的安全而非可靠的网络协议，基于UDP的信息传输快，但是不提供可靠的保证，
使用UDP协议进行数据传输时，用户无法知道数据能否到达主机，也不能确保到达目的地的顺序是否和发送的顺序相同，它就像是像一个广播站一样，将消息通过喇叭广播出去，然后人们可以听到这条消息，但是谁收了消息，谁没有收到消息，广播员是不知道的。即使如此，它也可以在较短时间内通知到听到消息的大部分人，所以说UDP协议是一种不可靠的协议，但是对于需要快速传输信息，并且能够容忍小的错误的通信，可以考虑使用UDP协议。
UDP协议数据传输原理
基于UDP通信的基本模式类似于“收发快递”的过程。
- 将数据打包（称为数据包），然后将数据包发往目的地。
- 接收别人发来的数据包，然后查看数据包。
发送数据包的过程如下：
- 使用DatagramSocket()创建一个数据包套接字，
- 使用DatagramPacket(byte[] buf,int offset,int length,InetAddress address,int port)创建要发送的数据包。
- 使用DatagramSocket类的send()方法发送数据包。
接收数据包的步骤如下：
- 使用DatagramSocket(int port)创建数据包套接字，并绑定到指定的端口
- 使用DatagramPocket(byte[] buf,int length)创建字节数组来接收数据包。
- 使用DatagramPacket类的receive()方法来接收UDP包，
在这里需要注意的一点是：DatagramPacket类的receive()方法开始接收数据时，如果还没有可以接收的数据，在正常情况下DatagramPacket类的receive()方法将会阻塞，一直等到网络上有数据传来，receive()方法接收该数据并返回，
如果网络上没有一个数据传来，receive()方法也没有阻塞，肯定是程序有问题，一般是使用了一个已经被占用的端口。
接下来分别说明一下在进行UDP协议传输时，常用的两个类：
DatagramPacket类
DatagramPacket类位于Java.net包下，用来表示数据包。
DatagramPacket类的构造函数有：
- DatagramPocket(byte[] buf,int length)
- DatagramPacket(byte[] buf,int offset,int length,InetAddress address,int port)
第一种构造函数用于接收数据包，它指定了数据包的内存空间和大小，可以形象的表示为接收快递的收件人，只需要获取到包裹就可以了。
第二种构造函数用于发送数据包，它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，使用第二种构造函数可以创建发送数据的DatagramPacket对象，因此第二种构造函数也可以理解为快递员，他不仅需要获取到要发送的快递包裹，还需要知道发送的地址（ip地址）和门牌号（端口号）。
DatagramSocket类
DatagramSocket类位于java.net包中，它用于表示接收和发送数据包的套接字，该类有以下的构造函数：
- DatagramSocket()
- DatagramSocket(int port)
- DatagramSocket(int port,InetAddress addr)
第一种构造函数创建DatagramSocket对象，构造数据报套接字，并将其绑定到本地主机任何可用的端口上，
第二种构造函数创建DatagramSocket对象，创建数据报套接字，并将其绑定到本地主机的指定端口上，
第三种构造函数创建DatagramSocket对象，创建数据报套接字，并将其绑定到指定的本地地址上，这一种构造函数适用于有多块网卡和多个ip地址的情况。
在进行程序的接收时，必须指定一个端口号，不允许系统随机生成，此时可以使用第二种构造函数，就像你去发快递收货地址必须指定是一样的，在发送程序时通常使用第一种构造函数，不需要指定端口号，这就像发快递不管去哪一个快递公司都可以。
UDP协议网络通信客户端服务器程序
了解了UDP协议的基本通讯原理之后，就是UDP程序的编写过程了，我们以一个不断发送天气情况的程序为例，在服务器端不断发送天气情况，客户端通过接收窗口进行接收，并且实时显示接收到的信息。
服务器端程序
package 天气播报; import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.InetAddress; import java.net.MulticastSocket; import java.net.UnknownHostException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; public class Server extends Thread{ int port = 9898; //定义端口 InetAddress group; //定义广播组地址 MulticastSocket socket; //多播数据包套接字 public Server() { // TODO Auto-generated constructor stub //广播组地址范围：224.0.0.0~239.255.255.255 try { group = InetAddress.getByName("224.255.10.0"); //指定广播组的地址 socket = new MulticastSocket(port); //实例化多播数据包的套接字 socket.joinGroup(group); //加入广播组 } catch (UnknownHostException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } @Override public void run() { while (true) { // TODO Auto-generated method stub DatagramPacket packet; //创建一个数据包对象 Date date = new Date(); //实例化时间类对象 SimpleDateFormat sFormat = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss"); //规范化时间格式 String massage = "[" + sFormat.format(date) + "]天气预报，当前天气：晴"; //将数据信息进行输出 byte data[]= massage.getBytes(); packet = new DatagramPacket(data, data.length, group, port); //创建数据包 System.out.println(massage); try { socket.send(packet); //将信息写入数据包 Thread.sleep(1000); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub Server server = new Server(); server.start(); //调用底层方法开启线程 } }
客户端程序
package 客户端; import java.awt.BorderLayout; import java.awt.Color; import java.awt.Font; import java.awt.GridLayout; import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.Inet4Address; import java.net.InetAddress; import java.net.MulticastSocket; import java.net.UnknownHostException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import javax.swing.JButton; import javax.swing.JFrame; import javax.swing.JPanel; import javax.swing.JScrollPane; import javax.swing.JTextArea; import javax.swing.WindowConstants; public class Client extends JFrame implements Runnable,ActionListener{ JButton startReceive = new JButton("开始接收"); //定义开始接收按钮 JButton stopReceive = new JButton("停止接收"); //定义停止接收按钮 JTextArea startTextArea = new JTextArea(10,10); //定义开始接收后显示的文本框 JTextArea stopTestArea = new JTextArea(10,10); //定义显示接收到的信息 Font font = new Font("楷体", 20, 20); //定义显示字体风格 Thread thread; //创建线程对象 boolean getMessage = true; //是否接收广播 int port = 9898; //创建端口 InetAddress group; //创建广播组地址 MulticastSocket socket; //创建多播数据包套接字 //构造方法 public Client() { super("数据报接收"); setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE); //设置窗体关闭方式 //设置两个按钮的字体风格 startReceive.setFont(font); stopReceive.setFont(font); JPanel upJPanel = new JPanel(); //新建一个面板放置按钮 upJPanel.add(startReceive); upJPanel.add(stopReceive); add(upJPanel, BorderLayout.NORTH); //将放置按钮的面板添加到窗体中,并且放置在窗体的上部 thread = new Thread(this); //构造函数中建立线程 startReceive.addActionListener(this); //为开始接收按钮添加监听 stopReceive.addActionListener(this); //为停止接收按钮添加监听 JPanel textJPanel = new JPanel(); //新建一个面板放置显示接收信息 textJPanel.setLayout(new GridLayout(1,2)); //设置面板布局为一行两列 startTextArea.setForeground(Color.red); //设置显示的文字颜色 stopTestArea.setForeground(Color.blue); textJPanel.add(startTextArea); //将显示文本框添加至面板 textJPanel.add(stopTestArea); //将接收信息的文本框添加到面板 final JScrollPane scrollPane = new JScrollPane(); //设置滚动条 final表示设置为不可变的，内部调用 textJPanel.add(scrollPane); scrollPane.setViewportView(stopTestArea); //为文本框添加滚动条 add(textJPanel, BorderLayout.CENTER); //将放置文本框的面板添加到窗体 并置于中间部分 setBounds(100, 100, 500, 450); //设置窗口布局 setVisible(true); //设置窗口可见 try { group = Inet4Address.getByName("224.255.10.0"); //指定广播组地址 socket = new MulticastSocket(port); //实例化多播数据包套接字 socket.joinGroup(group); //将地址加入广播组 } catch (UnknownHostException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } @Override public void actionPerformed(ActionEvent e) { // TODO Auto-generated method stub //如果当前点击的按钮是开始接收按钮 if (e.getSource() == startReceive) { startReceive.setBackground(Color.yellow); //设置开始接收按钮的颜色为黄色 stopReceive.setBackground(Color.red); //设置停止接受按钮的颜色为红色 //如果当前线程不是一个开启状态 if (!thread.isAlive()) { thread = new Thread(this); //新建一个线程对象 getMessage = true; } thread.start(); } //如果点击的是停止接受的按钮 if (e.getSource() == stopReceive) { startReceive.setBackground(Color.red); //设置开始接收按钮的颜色为红色 stopReceive.setBackground(Color.yellow); //设置停止接受按钮的颜色为黄色 getMessage = false; } } @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub while (getMessage) { DatagramPacket packet; //创建接收数据包 byte data[] = new byte[1024]; packet = new DatagramPacket(data, data.length, group, port); //获取接收到的信息 try { socket.receive(packet); //读取数据包 String message = new String(packet.getData(),0,packet.getLength()); //将数据包中的内容转化为字符串 startTextArea.setText("正在接收内容：" + message); stopTestArea.append(message + "\n"); //将接收到的信息添加到接收框 } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) { Client client = new Client(); } }
在打开服务器发送消息后，打开客户端的窗体进行接收并实时显示，效果如下：
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在这里需要注意一点：发送广播和接收广播的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，加入到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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