1 UDP套接字?

數(shù)據(jù)報（Datagram）是網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)單元在介質(zhì)上傳輸信息的一種邏輯分組格式，它是一種在網(wǎng)絡(luò)中傳播的、獨立的、自身包含地址信息的消息，它能否到達目的地、到達的時間、到達時內(nèi)容是否會變化不能準確地知道。它的通信雙方是不需要建立連接的，對于一些不需要很高質(zhì)量的應(yīng)用程序來說，數(shù)據(jù)報通信是一個非常好的選擇。還有就是對實時性要求很高的情況，比如在實時音頻和視頻應(yīng)用中，數(shù)據(jù)包的丟失和位置錯亂是靜態(tài)的，是可以被人們所忍受的，但是如果在數(shù)據(jù)包位置錯亂或丟失時要求數(shù)據(jù)包重傳，就是用戶所不能忍受的，這時就可以利用UDP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)包。在Java的java.net包中有兩個類DatagramSocket和DatagramPacket，為應(yīng)用程序中采用數(shù)據(jù)報通信方式進行網(wǎng)絡(luò)通信。?

使用數(shù)據(jù)包方式首先將數(shù)據(jù)打包，Java．net包中的DategramPacket類用來創(chuàng)建數(shù)據(jù)包。

數(shù)據(jù)包有，

一種用來，該數(shù)據(jù)包有要傳遞到的目的地址；

另一種數(shù)據(jù)包用來接收傳遞過來的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)。要創(chuàng)建，通過DatagramPackett類的方法構(gòu)造：
public DatagramPacket(byte ibuft[],int ilength) 傳遞數(shù)據(jù)包
public DatagramPacket( byte ibuft[],int ,int ilength) 接收數(shù)據(jù)包

ibuf[]為接受數(shù)據(jù)包的存儲數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的長度，ilength為從傳遞過來的數(shù)據(jù)包中讀取的字節(jié)數(shù)。當采用第一種構(gòu)造方法時，接收到的數(shù)據(jù)從ibuft[0]開始存放，直到整個數(shù)據(jù)包接收完畢或者將ilength的字節(jié)寫入ibuft為止。采用第二種構(gòu)造方法時，接收到的數(shù)據(jù)從ibuft[offset]開始存放。。不過這是RuntimeException，不需要用戶代碼捕獲。示范代碼如下：
byte[ ] buffer＝new byte[8912];
DatagramPacket datap=new DatagramPacket(buffer ,buffer.length( ));?

創(chuàng)建的構(gòu)造方法為：
public DatagramPacket（byt ibuf[],int ilength,InetAddrss iaddr,int port）
public DatagramPacket（byt ibuf[],int offset , int ilength,InetAddrss iaddr,int port）?

iaddr為數(shù)據(jù)包要傳遞到的目標地址，port為目標地址的程序接受數(shù)據(jù)包的端口號（即目標地址的計算機上運行的客戶程序是在哪一個端口接收服務(wù)器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包）。ibuf[]為要發(fā)送數(shù)據(jù)的存儲區(qū)，以ibuf數(shù)組的offset位置開始填充數(shù)據(jù)包ilength字節(jié)，如果沒有offset，則從ibuf數(shù)組的0位置開始填充。以下示范代碼是要發(fā)送一串字符串：?

String s = new String("java networking");
byte[ ] data=s.getbytes();
int port=1024;
try{
InetAddress ineta= InetAddress.getByName(" 169.254.0.14");
DatagramPacket datap=new DatagramPacket
(data ,data.length( ),ineta,port);
}
catch(IOException e) {
}



數(shù)據(jù)包也是對象，也有操作方法用來，這是很有用的。其方法如下：

public InetAddress getAddress() 如果是發(fā)送數(shù)據(jù)包，則獲得數(shù)據(jù)包要發(fā)送的目標地址，但是如果是接收數(shù)據(jù)包則返回發(fā)送此數(shù)據(jù)包的。

public byte［］getData()?

返回一個字節(jié)數(shù)組，其中是數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)。如果想把字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換成別的類型就要進行轉(zhuǎn)化。如果想轉(zhuǎn)化成String類型，可以進行以下的處理，設(shè)DatagramPacket datap為：
String s = new String(datap.getbytes());?



public int getLength() 獲得數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。

pubic int getPort( ) 返回數(shù)據(jù)包中的。?

發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包還需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的，即DatagramSocket對象，DatagramSocket套接字在本地機器端口監(jiān)聽是否有數(shù)據(jù)到達或者將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。其構(gòu)造方法如下。?


public DatagramSocket() 用本地機上任何一個可用的端口創(chuàng)建一個套接字，這個端口號是由系統(tǒng)隨機產(chǎn)生的。使用方法如下：?

try{
DatagramSocket datas=new DatagramSocket( );
//發(fā)送數(shù)據(jù)包
}
catch（SocketException e）{
}



這種構(gòu)造方法沒有指定端口號，可以用在客戶端。如果構(gòu)造不成功則觸發(fā)SocketException異常。

public DatagramSocket（int port）?
用一個指定的端口號port創(chuàng)建一個套接字。?

當不能創(chuàng)建套接字時就拋出SocketException異常，其原因是指定的或者是試圖的端口，但是又沒有。?

2 實例：利用DatagramSocket查詢端口占用情況?

我們可以利用這個異常探查本地機的端口號有沒有服務(wù)。見示例12-9。
【程序源代碼】?

1 // ==================== Program Description =====================
2 // 程序名稱：示例12-9: UDPScan.java
3 // 程序目的：熟悉DatagramSocket的基本用法，查詢端口的占用情況
4 //=========================================================
5 import java.net.*;
6?
7 public class UDPScan
8 {
9 public static void main(String args[])
10 {
11 for (int port=1024;port<=65535;port++) {
12 try {
13 DatagramSocket server=new DatagramSocket(port);
14 server.close();
15 }
16 catch(SocketException e) {
17 System.out.println("there is a server in port "+port+".");
18 }
19 }
20 }
21 }



【程序輸出結(jié)果】?

there is a server in port 1026.
there is a server in port 1028.
there is a server in port 1046.
there is a server in port 1900.



【程序注解】
在第11～19行我們用for循環(huán)以端口號為參數(shù)實例化DatagramSocket，其中端口號從1024到65535。如果在實例過程中出錯，會拋出SocketException異常。我們根據(jù)這個異常就可以判斷出哪些端口被占用，哪些還是空閑的。值得一提的是，我們在實例化了DatagramSocket后，調(diào)用了close()關(guān)閉它。作為一種好的作風，應(yīng)該遵循。端口號在1024以下的系統(tǒng)可能會用到，比如HTTP默認為80端口，FTP默認為21端口，等等，所以我們從1024端口開始探查。?

套接字對象也有相應(yīng)的方法，例如發(fā)送數(shù)據(jù)包的方法還有接收數(shù)據(jù)包的方法，介紹如下。

pubic void close() 當我們創(chuàng)建一個套接字后，用該方法關(guān)閉套接字。

public int getLocalPort() 返回本地套接字的正在監(jiān)聽的端口號。

public void receive(DatagramPacket p) 從網(wǎng)絡(luò)上接收數(shù)據(jù)包并將其存儲在DatagramPacket對象p中。p中的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)必須足夠大，。接收數(shù)據(jù)出錯時會拋出IOException異常。

public Void Send(DatagramPacket p) 發(fā)送數(shù)據(jù)包，出錯時會發(fā)生IOException異常。?

下面，我們詳細解釋在Java中實現(xiàn)客戶端與服務(wù)器之間數(shù)據(jù)報通信的方法。
應(yīng)用程序的工作流程如下：?

（1）首先要建立數(shù)據(jù)報通信的Socket，我們可以通過創(chuàng)建一個DatagramSocket對象實現(xiàn)它，在Java中DatagramSocket類有如下兩種構(gòu)造方法：

public DatagramSocket() 構(gòu)造一個數(shù)據(jù)報socket，并使其與本地主機任一可用的端口連接。若打不開socket則拋出SocketException異常。

public DatagramSocket(int port) 構(gòu)造一個數(shù)據(jù)報socket，并使其與本地主機指定的端口連接。若打不開socket或socket無法與指定的端口連接則拋出SocketException異常。?

（2）創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)報文包，用來實現(xiàn)無連接的包傳送服務(wù)。每個數(shù)據(jù)報文包用DatagramPacket類創(chuàng)建，DatagramPacket對象封裝了數(shù)據(jù)報包數(shù)據(jù)、包長度、目標地址和目標端口。客戶端要發(fā)送數(shù)據(jù)報文包，要調(diào)用DatagramPacket類以如下形式的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建DatagramPacket對象，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和包文目的地址信息放入對象之中。DatagramPacket（byte bufferedarray[],int length,InetAddress address,int port）即構(gòu)造一個包長度為length的包傳送到指定主機指定端口號上的數(shù)據(jù)報文包，參數(shù)length必須小于等于bufferedarry.length。?

DatagramPacket類提供了4個類獲取信息：

public byte[] getData() 返回一個字節(jié)數(shù)組，包含收到或要發(fā)送的數(shù)據(jù)報中的數(shù)據(jù)。

public int getLength() 返回發(fā)送或接收到的數(shù)據(jù)的長度。

public InetAddress getAddress() 返回一個發(fā)送或接收此數(shù)據(jù)報包文的機器的IP地址。?



public int getPort() 返回發(fā)送或接收數(shù)據(jù)報的遠程主機的端口號。?

（3）創(chuàng)建完DatagramSocket和DatagramPacket對象，就可以發(fā)送數(shù)據(jù)報文包了。發(fā)送是通過調(diào)用，它需要以DatagramPacket對象為參數(shù)，將剛才封裝進DatagramPacket對象中的數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)報發(fā)出。?

（4）當然，我們也可以接收數(shù)據(jù)報文包。為了接收從服務(wù)器返回的結(jié)果數(shù)據(jù)報文包，我們需要創(chuàng)建一個新的DatagramPacket對象，這就需要用到DatagramPacket的另一種構(gòu)造方式DatagramPacket（byte bufferedarray[],int length），即只需指明存放接收的數(shù)據(jù)報的緩沖區(qū)和長度。調(diào)用DatagramSocket對象的報的工作，此時需要將上面創(chuàng)建的DatagramPacket對象作為參數(shù)，該方法會一直直到收到一個數(shù)據(jù)報文包，此時DatagramPacket的緩沖區(qū)中包含的就是接收到的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)報文包中也包含發(fā)送者的IP地址，發(fā)送者機器上的端口號等信息。?

（5）處理接收緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，獲取服務(wù)結(jié)果。?

（6）當通信完成后，可以使用DatagramSocket對象的close()方法關(guān)閉數(shù)據(jù)報通信Socket。當然，Java會自動關(guān)閉Socket，DatagramSocket和DatagramPacket所占用的。但是作為一種良好的編程習慣，。?

3 實例：利用數(shù)據(jù)報通信的C/S程序
示例12-10給出了一個簡單的利用數(shù)據(jù)報通信的客戶端程序，它能夠完成與服務(wù)器簡單的通信。
【程序源代碼】?

1 // ==================== Program Description ===================
2 // 程序名稱：示例12-10: UDPServer.java
3 // 程序目的：創(chuàng)建UDP服務(wù)器
4 //=============================================================
5 import java.net.*;
6 import java.io.*;
7?
8 public class UDPServer
9 {
10 static public void main(String args[])
11 {
12 try {?
13 DatagramSocket receiveSocket = new DatagramSocket(5000);
14 byte buf[]=new byte[1000];
15 DatagramPacket receivePacket=new DatagramPacket(buf,buf.length);
16 System.out.println("startinig to receive packet");
17 while (true)
18 {?
19 receiveSocket.receive(receivePacket);
20 String name=receivePacket.getAddress().toString();
21 System.out.println("\n來自主機："+name+"\n端口："
22 +receivePacket.getPort());
23 String s=new
String(receivePacket.getData(),0,receivePacket.getLength());
24 System.out.println("the received data: "+s);
25 }
26 }
27 catch (SocketException e) {
28 e.printStackTrace();
29 System.exit(1);
30 }
31 catch(IOException e) {
32 System.out.println("網(wǎng)絡(luò)通信出現(xiàn)錯誤，問題在"+e.toString());
33 }
34 }
35 }



【程序輸出結(jié)果】?

startinig to receive packet
來自主機：/166.111.172.20
端口：3456
the received data: hello! this is the client



【程序注解】
第13行和第15行分別實例化了一個DatagramSocket對象receiveSocket和一個DatagramPacket對象receivePacket，都是通過調(diào)用各自的構(gòu)造函數(shù)實現(xiàn)的，為建立服務(wù)器做好準備。在while這個永久循環(huán)中，receiveSocket這個套接字始終嘗試receive()方法接收DatagramPacket數(shù)據(jù)包，當接收到數(shù)據(jù)包后，就調(diào)用DatagramPacket的一些成員方法顯示一些數(shù)據(jù)包的信息。在程序中調(diào)用了getAddress()獲得地址，getPort()方法獲得客戶端套接字的端口，getData()獲得客戶端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。注意getData( )返回的是字節(jié)數(shù)組，我們把它轉(zhuǎn)化為字符串顯示。在第27～33行我們對程序中發(fā)生的SocketException和IOException異常進行了處理。
示例12-11是UDP客戶端的程序。
【程序源代碼】?

1 // ==================== Program Description ===================
2 // 程序名稱：示例12-11: UDPClient.java
3 // 程序目的：創(chuàng)建UDP客戶端
4 //=============================================================
5 import java.net.*;
6 import java.io.*;
7?
8 public class UDPClient
9 {
10 public static void main(String args[])
11 {
12 try {
13 DatagramSocket sendSocket=new DatagramSocket(3456);
14 String string="asfdfdfggf";
15 byte[] databyte=new byte[100];
16 databyte=string.getBytes();
17 DatagramPacketsendPacket=new
DatagramPacket(databyte,string.length(),?
18 InetAddress.getByName("163.121.139.20"),
5000);?
19 sendSocket.send(sendPacket);
20 System.out.println("send the data: hello ! this is the client");
21 }
22 catch (SocketException e) {
23 System.out.println("不能打開數(shù)據(jù)報Socket，或數(shù)據(jù)報Socket無法與指定
24 端口連接!");
25 }
26 catch(IOException ioe) {
27 System.out.println("網(wǎng)絡(luò)通信出現(xiàn)錯誤，問題在"+ioe.toString());
28 }?
29 }
30 }



【程序輸出結(jié)果】
send the data: hello !this is the clientsend the data: hello !this is the client?

【程序注解】
第13行用DatagramSocket的構(gòu)造函數(shù)實例化一個發(fā)送數(shù)據(jù)的套接字sendSocket。第17～18行實例化了一個DatagramPacket，其中數(shù)據(jù)包要發(fā)往的目的地是163.121.139.20，端口是5000。當構(gòu)造完數(shù)據(jù)包后，就調(diào)用send( )方法將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。?

4 組播套接字?

在Java中，可以用java.net.MulticastSocket類組播數(shù)據(jù)。組播套接字是DatagramSocket的子類，定義如下：
public class MulticastSocket extends DatagramSocket?

構(gòu)造方法有兩個：
public MulticastSocket ( ) throws SocketException
public MulticastSocket (int port ) throws SocketException?

以上兩個方法都是創(chuàng)建組播套接字，第一個方法沒有端口號，第二個指定了端口號。
常用的方法如下：

public void joinGroup(InetAddress address) throws IOException?

建立了MulticastSocket對象后，為了發(fā)送或者接收組播包，必須用joinGroup方法加入一個組播組。若加入的不是組播地址將觸發(fā)IOException異常。

public void leaveGroup(InetAddress address)throws IOException?

如果不想接收組播包了，就調(diào)用leaveGroup方法。程序就發(fā)信息到組播路由器，通知它向此用戶發(fā)送數(shù)據(jù)。若想離開的地址不是組播地址就觸發(fā)IOException異常。

public void send(DatagramPacket packet, byte, ttl) throws IOExceptin
發(fā)送組播包的方法與DatagramSocket發(fā)送數(shù)據(jù)相似。其中ttl是生存時間，大小在0～255之間。

public void receive(DatagramPacket p) 與DatagramSocket的接收方法沒有差別。

public void setTimeToLive(int ttl )throws IOException 設(shè)置套接字發(fā)出的組播包中的默認ttl數(shù)值。

public int getTimeToLive( ) throws IOException 返回ttl數(shù)值。?

使用組播套接字發(fā)送數(shù)據(jù)的過程是首先用MulticastSocket()構(gòu)造器創(chuàng)建MulticastSocket類，然后利用MulticastSocket類的joinGroup()方法加入一個組播組，之后創(chuàng)建DatagramPacket數(shù)據(jù)包，最后調(diào)用MulticastSocket類的send()方法發(fā)送組播包。
發(fā)送組播包的代碼如下：?

try {
InetAddress address = InetAddress.getByName (www.mmm.net) ;
byte[ ] data=" java networking";
int port =5000;
DatagramPacket datap =new DatagramSocket?
(data ,data.length( ),address,port);
MulticastSocket muls =new MulticastSocket ( );
muls.send(datap );
}
catch(IOException ie) {?
}



使用組播套接字接收數(shù)據(jù)的過程是首先用MulticastSocket()構(gòu)造器創(chuàng)建MulticastSocket類，然后利用MulticastSocket類的joinGroup()方法加入一個組播組，之后用receive()方法接收組播包。我們發(fā)現(xiàn)其過程與UDP包的過程很相似，區(qū)別是要加入一個組播組。?

5 實例：組播套接字C/S程序?

下面的程序示例12-12說明了組播套接字的基本用法。
【程序源代碼】?

1 // ==================== Program Description =====================?
2 // 程序名稱：示例12-12: MulticastServer.java
3 // 程序目的：創(chuàng)建一個組播服務(wù)器
4 //==========================================================
5 import java.io.*;
6 import java.net.*;
7 import java.util.*;
8?
9 class QuoteServerThread extends Thread?
10 {
11 protected DatagramSocket socket = null;
12 protected BufferedReader in = null;
13 protected boolean moreQuotes = true;
14?
15 public QuoteServerThread() throws IOException {
16 this("QuoteServerThread");
17 }
18?
19 public QuoteServerThread(String name) throws IOException {
20 super(name);
21 socket = new DatagramSocket(4445);
22?
23 try {
24 in = new BufferedReader(new FileReader("one-liners.txt"));
25 } catch (FileNotFoundException e) {
26 System.err.println("Could not open quote file.?
Serving time instead.");
27 }
28 }
29?
30 public void run() {
31 while (moreQuotes) {
32 try {
33 byte[] buf = new byte[256];
34?
35 // 獲取請求
36 DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
37 socket.receive(packet);
38?
39 // 進行響應(yīng)
40 String dString = null;
41 if (in == null)
42 dString = new Date().toString();
43 else
44 dString = getNextQuote();
45 buf = dString.getBytes();
46?
47 // 向用戶發(fā)送響應(yīng)
48 InetAddress address = packet.getAddress();
49 int port = packet.getPort();
50 packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, address, port);
51 socket.send(packet);
52 }
53 catch (IOException e) {
54 e.printStackTrace();
55 moreQuotes = false;
56 }
57 }
58 socket.close();
59 }
60?
61 protected String getNextQuote() {
62 String returnValue = null;
63 try {
64 if ((returnValue = in.readLine()) == null) {
65 in.close();
66 moreQuotes = false;
67 returnValue = "No more quotes. Goodbye.";
68 }
69 } catch (IOException e) {
70 returnValue = "IOException occurred in server.";
71 }
72 return returnValue;
73 }
74 }
75?
76 class MulticastServerThread extends QuoteServerThread?
77 {
78 private long FIVE_SECONDS = 5000;
79?
80 public MulticastServerThread() throws IOException {
81 super("MulticastServerThread");
82 }
83?
84 public void run() {
85 while (moreQuotes) {
86 try {
87 byte[] buf = new byte[256];
88?
89 // 構(gòu)造引用
90 String dString = null;
91 if (in == null)
92 dString = new Date().toString();
93 else
94 dString = getNextQuote();
95 buf = dString.getBytes();
96?
97 // 發(fā)送
98 InetAddress group = InetAddress.getByName("136.122.133.1");
99 DatagramPacket packet =new
DatagramPacket(buf,buf.length,group,?
100 4446);
101 socket.send(packet);
102?
103 // 休眠
104 try {
105 sleep((long)(Math.random() * FIVE_SECONDS));
106 }?
107 catch (InterruptedException e) { }
108 }?
109 catch (IOException e) {
110 e.printStackTrace();
111 moreQuotes = false;
112 }
113 }
114 socket.close();
115 }
116 }
117?
118 public class MulticastServer {
119 public static void main(String[] args) throws java.io.IOException {
120 new MulticastServerThread().start();
121 }
122 }



【程序注解】
服務(wù)器程序由3個類組成：QuoteServerThread，MulticastServerThread和MulticastServer。它們的關(guān)系是：QuoteServerThread繼承自線程類，而MulticastServerThread類繼承自類QuoteServerThread。這個程序主要的部分在QuoteServerThread和MulticastServerThread。QuoteServerThread類有兩個構(gòu)造函數(shù)，其中在構(gòu)造函數(shù)QuoteServerThread(String name)中，初始化了DatagramSocket套接字并打開了文件one-liners.txt，在這個文件中存有服務(wù)器發(fā)送的字符串。?

在QuoteServerThread類的run()函數(shù)中，服務(wù)器端套接字接收來自客戶端的數(shù)據(jù)包，并從文件中讀取數(shù)據(jù)，把信息發(fā)給客戶端。?

MulticastServerThread類中重載了run( )方法，實現(xiàn)的功能基本相同，在發(fā)完服務(wù)器的信息后，用sleep( )函數(shù)停止處理了一個隨機的時間。?

在MultiServer類中，用 new MulticastServerThread().start()開始服務(wù)器線程。我們現(xiàn)在只是關(guān)注其基本思想。?

示例12-13是UDP組播的客戶端程序。
【程序源代碼】?

1 // ==================== Program Description =====================?
2 // 程序名稱：示例12-13: MulticastClient.java
3 // 程序目的：UDP組播客戶端
4 //====================>7��：示例1D====================================
5 import java.io.*;
6 import java.net.*;
7 import java.util.*;
8?
9 public class MulticastClient?
10 {
11 public static void main(String[] args) throws IOException?
12 {
13 MulticastSocket socket = new MulticastSocket(4446);
14 InetAddress address = InetAddress.getByName("136.122.133.1");
15 socket.joinGroup(address);
16 DatagramPacket packet;
17?
18 for (int i = 0; i < 5; i++)?
19 {
20 byte[] buf = new byte[256];
21 packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
22 socket.receive(packet);
23 String received = new String(packet.getData());
24 System.out.println("Quote of the Moment: " + received);
25 }
26?
27 socket.leaveGroup(address);
28 socket.close();
29 }
30 }



【程序輸出結(jié)果】?

Quote of the Moment: Give me ambiguity or give me something else.
Quote of the ME7��：示例1oment: I.R.S.: We've got what it takes to take what you've got!
Quote of the Moment: We are born naked, wet and hungry. Then things get worse.
Quote of the Moment: Make it idiot proof and someone will make a better idiot.
Quote of the Moment: He who laughs last thinks slowest!



【程序注解】
在客戶端的main()方法中，第13行實例化了一個MulticastSocket對象socket，然后用join()方法加入了組播組136.122.133.1。在for循環(huán)中接收了5個數(shù)據(jù)包，并把數(shù)據(jù)包中的內(nèi)容顯示出來（第18～25行）。最后在第27行離開組播組（leaveGroup()），第28行關(guān)