13.2.4 UDP編程
網絡通訊的方式除了TCP方式以外，還有一種實現的方式就是UDP方式。UDP(User Datagram Protocol)，中文意思是用戶數據報協議，方式類似於發短信息，是一種物美價廉的通訊方式，使用該種方式無需建立專用的虛擬連接，由於無需建立專用的連接，所以對於服務器的壓力要比TCP小很多，所以也是一種常見的網絡編程方式。但是使用該種方式最大的不足是傳輸不可靠，當然也不是說經常丟失，就像大家發短信息一樣，理論上存在收不到的可能，這種可能性可能是1%，反正比較小，但是由於這種可能的存在，所以平時我們都覺得重要的事情還是打個電話吧(類似TCP方式)，一般的事情才發短信息(類似UDP方式)。網絡編程中也是這樣，必須要求可靠傳輸的信息一般使用TCP方式實現，一般的數據才使用UDP方式實現。
UDP方式的網絡編程也在Java語言中獲得了良好的支持，由於其在傳輸數據的過程中不需要建立專用的連接等特點，所以在Java API中設計的實現結構和TCP方式不太一樣。當然，需要使用的類還是包含在java.net包中。
在Java API中，實現UDP方式的編程，包含客戶端網絡編程和服務器端網絡編程，主要由兩個類實現，分別是：
l DatagramSocket
DatagramSocket類實現“網絡連接”，包括客戶端網絡連接和服務器端網絡連接。雖然UDP方式的網絡通訊不需要建立專用的網絡連接，但是畢竟還是需要發送和接收數據，DatagramSocket實現的就是發送數據時的發射器，以及接收數據時的監聽器的角色。類比於TCP中的網絡連接，該類既可以用於實現客戶端連接，也可以用於實現服務器端連接。
l DatagramPacket
DatagramPacket類實現對於網絡中傳輸的數據封裝，也就是說，該類的對象代表網絡中交換的數據。在UDP方式的網絡編程中，無論是需要發送的數據還是需要接收的數據，都必須被處理成DatagramPacket類型的對象，該對象中包含發送到的地址、發送到的端口號以及發送的內容等。其實DatagramPacket類的作用類似於現實中的信件，在信件中包含信件發送到的地址以及接收人，還有發送的內容等，郵局只需要按照地址傳遞即可。在接收數據時，接收到的數據也必須被處理成DatagramPacket類型的對象，在該對象中包含發送方的地址、端口號等信息，也包含數據的內容。和TCP方式的網絡傳輸相比，IO編程在UDP方式的網絡編程中變得不是必須的內容，結構也要比TCP方式的網絡編程簡單一些。
下面介紹一下UDP方式的網絡編程中，客戶端和服務器端的實現步驟，以及通過基礎的示例演示UDP方式的網絡編程在Java語言中的實現方式。
UDP方式的網絡編程，編程的步驟和TCP方式類似，只是使用的類和方法存在比較大的區別，下面首先介紹一下UDP方式的網絡編程客戶端實現過程。
UDP客戶端編程涉及的步驟也是4個部分：建立連接、發送數據、接收數據和關閉連接。
首先介紹UDP方式的網絡編程中建立連接的實現。其中UDP方式的建立連接和TCP方式不同，只需要建立一個連接對象即可，不需要指定服務器的IP和端口號碼。實現的代碼為：
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
這樣就建立了一個客戶端連接，該客戶端連接使用系統隨機分配的一個本地計算機的未用端口號。在該連接中，不指定服務器端的IP和端口，所以UDP方式的網絡連接更像一個發射器，而不是一個具體的連接。
當然，可以通過制定連接使用的端口號來創建客戶端連接。
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(5000);
這樣就是使用本地計算機的5000號端口建立了一個連接。一般在建立客戶端連接時沒有必要指定端口號碼。
接著，介紹一下UDP客戶端編程中發送數據的實現。在UDP方式的網絡編程中，IO技術不是必須的，在發送數據時，需要將需要發送的數據內容首先轉換為byte數組，然後將數據內容、服務器IP和服務器端口號一起構造成一個DatagramPacket類型的對象，這樣數據的准備就完成了，發送時調用網絡連接對象中的send方法發送該對象即可。例如將字符串“Hello”發送到IP是127.0.0.1，端口號是10001的服務器，則實現發送數據的代碼如下：
String s = “Hello”;
String host = “127.0.0.1”;
int port = 10001;
//將發送的內容轉換為byte數組
byte[] b = s.getBytes();
//將服務器IP轉換為InetAddress對象
InetAddress server = InetAddress.getByName(host);
//構造發送的數據包對象
DatagramPacket sendDp = new DatagramPacket(b,b.length,server,port);
//發送數據
ds.send(sendDp);
在該示例代碼中，不管發送的數據內容是什麼，都需要轉換為byte數組，然後將服務器端的IP地址構造成InetAddress類型的對象，在准備完成以後，將這些信息構造成一個DatagramPacket類型的對象，在UDP編程中，發送的數據內容、服務器端的IP和端口號，都包含在DatagramPacket對象中。在准備完成以後，調用連接對象ds的send方法把DatagramPacket對象發送出去即可。
按照UDP協議的約定，在進行數據傳輸時，系統只是盡全力傳輸數據，但是並不保證數據一定被正確傳輸，如果數據在傳輸過程中丟失，那就丟失了。
UDP方式在進行網絡通訊時，也遵循“請求-響應”模型，在發送數據完成以後，就可以接收服務器端的反饋數據了。
下面介紹一下UDP客戶端編程中接收數據的實現。當數據發送出去以後，就可以接收服務器端的反饋信息了。接收數據在Java語言中的實現是這樣的：首先構造一個數據緩沖數組，該數組用於存儲接收的服務器端反饋數據，該數組的長度必須大於或等於服務器端反饋的實際有效數據的長度。然後以該緩沖數組為基礎構造一個DatagramPacket數據包對象，最後調用連接對象的receive方法接收數據即可。接收到的服務器端反饋數據存儲在DatagramPacket類型的對象內部。實現接收數據以及顯示服務器端反饋內容的示例代碼如下：
//構造緩沖數組
byte[] data = new byte[1024];
//構造數據包對象
DatagramPacket received = new DatagramPacket(data,data.length);
//接收數據
ds.receive(receiveDp);
//輸出數據內容
byte[] b = receiveDp.getData(); //獲得緩沖數組
int len = receiveDp.getLength(); //獲得有效數據長度
String s = new String(b,0,len);
System.out.println(s);
在該代碼中，首先構造緩沖數組data，這裡設置的長度1024是預估的接收到的數據長度，要求該長度必須大於或等於接收到的數據長度，然後以該緩沖數組為基礎，構造數據包對象，使用連接對象ds的receive方法接收反饋數據，由於在Java語言中，除String以外的其它對象都是按照地址傳遞，所以在receive方法內部可以改變數據包對象receiveDp的內容，這裡的receiveDp的功能和返回值類似。數據接收到以後，只需要從數據包對象中讀取出來就可以了，使用DatagramPacket對象中的getData方法可以獲得數據包對象的緩沖區數組，但是緩沖區數組的長度一般大於有效數據的長度，換句話說，也就是緩沖區數組中只有一部分數據是反饋數據，所以需要使用DatagramPacket對象中的getLength方法獲得有效數據的長度，則有效數據就是緩沖數組中的前有效數據長度個內容，這些才是真正的服務器端反饋的數據的內容。
UDP方式客戶端網絡編程的最後一個步驟就是關閉連接。雖然UDP方式不建立專用的虛擬連接，但是連接對象還是需要占用系統資源，所以在使用完成以後必須關閉連接。關閉連接使用連接對象中的close方法即可，實現的代碼如下：
ds.close();
需要說明的是，和TCP建立連接的方式不同，UDP方式的同一個網絡連接對象，可以發送到達不同服務器端IP或端口的數據包，這點是TCP方式無法做到的。
介紹完了UDP方式客戶端網絡編程的基礎知識以後，下面再來介紹一下UDP方式服務器端網絡編程的基礎知識。
UDP方式網絡編程的服務器端實現和TCP方式的服務器端實現類似，也是服務器端監聽某個端口，然後獲得數據包，進行邏輯處理以後將處理以後的結果反饋給客戶端，最後關閉網絡連接，下面依次進行介紹。
首先UDP方式服務器端網絡編程需要建立一個連接，該連接監聽某個端口，實現的代碼為：
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10010);
由於服務器端的端口需要固定，所以一般在建立服務器端連接時，都指定端口號。例如該示例代碼中指定10010端口為服務器端使用的端口號，客戶端端在連接服務器端時連接該端口號即可。
接著服務器端就開始接收客戶端發送過來的數據，其接收的方法和客戶端接收的方法一直，其中receive方法的作用類似於TCP方式中accept方法的作用，該方法也是一個阻塞方法，其作用是接收數據。
接收到客戶端發送過來的數據以後，服務器端對該數據進行邏輯處理，然後將處理以後的結果再發送給客戶端，在這裡發送時就比客戶端要麻煩一些，因為服務器端需要獲得客戶端的IP和客戶端使用的端口號，這個都可以從接收到的數據包中獲得。示例代碼如下：
//獲得客戶端的IP
InetAddress clientIP = receiveDp.getAddress();
//獲得客戶端的端口號
Int clientPort = receiveDp.getPort();
使用以上代碼，就可以從接收到的數據包對象receiveDp中獲得客戶端的IP地址和客戶端的端口號，這樣就可以在服務器端中將處理以後的數據構造成數據包對象，然後將處理以後的數據內容反饋給客戶端了。
最後，當服務器端實現完成以後，關閉服務器端連接，實現的方式為調用連接對象的close方法，示例代碼如下：
ds.close();
介紹完了UDP方式下的客戶端編程和服務器端編程的基礎知識以後，下面通過一個簡單的示例演示UDP網絡編程的基本使用。
