摘要：現(xiàn)在在本機(jī)同一局域網(wǎng)的一臺(tái)機(jī)器和阿里云主機(jī)上都運(yùn)行然后啟動(dòng)發(fā)送端接收端接收結(jié)果可以看到每個(gè)接收端都正確的接收了發(fā)送端發(fā)送的消息。

今天的主角是 UDP（User Datagram Protocol，用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）。
我們都知道 TCP 是一種可靠的協(xié)議 —— 首先客戶(hù)端和服務(wù)端需要建立連接（三次“握手”），數(shù)據(jù)發(fā)送完畢需要斷開(kāi)連接（四次“揮手”）；如果發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)損壞或者丟失，那么 TCP 會(huì)重新發(fā)送。保證可靠的代價(jià)就是效率的降低（建立連接和斷開(kāi)連接就需要時(shí)間，保證數(shù)據(jù)的可靠性也需要額外的消耗）。與 TCP 相對(duì)應(yīng)，UDP 是面向無(wú)連接的協(xié)議，并且它不保證數(shù)據(jù)是否會(huì)到達(dá)，也不保證到達(dá)的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確和數(shù)據(jù)順序是否正確 —— 所以相比于 TCP， UDP 的速度很快。在 需要不建立連接即可發(fā)送數(shù)據(jù) 的系統(tǒng)，或者 保證最快的傳輸速度比每一位數(shù)據(jù)都正確更重要 的系統(tǒng)（如視頻會(huì)議，丟失某個(gè)數(shù)據(jù)包只是一個(gè)畫(huà)面或者聲音的小干擾）中，UDP 才是正確的選擇。實(shí)際上，在同一個(gè)網(wǎng)段，或者在信號(hào)很好的局域網(wǎng)，UDP 是非?？煽康?。

在 Java 中使用 UDP 時(shí)關(guān)鍵的兩個(gè)類(lèi)分別是：DatagramSocket 和 DatagramPacket。
DatagramPacket 表示數(shù)據(jù)包，而 DatagrameSocket 用來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。

發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)：

因?yàn)?UDP 協(xié)議并不需要建立連接，所以我們將數(shù)據(jù)（byte數(shù)組）放入 DatagramPacket 之后，還需要將目的地（IP地址和端口）放入到 DatagramPacket 中 —— DatagramSocket 的 send(DatagramPacket packet) 方法根據(jù) packet 中指定目的地，將其包含的數(shù)據(jù)往這個(gè)目的地發(fā)送。至于數(shù)據(jù)是否能（準(zhǔn)確）到達(dá)目的地，DatagramSocket 并不關(guān)心。

接收數(shù)據(jù)包時(shí)：

DatagramSocket 在接收數(shù)據(jù)包時(shí)，我們需要為其指定一個(gè)監(jiān)聽(tīng)的端口。當(dāng)有包含了接收端機(jī)器 IP 地址和 DatagramSocket 所監(jiān)聽(tīng)端口的數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，DatagramSocket 的 receive(DatagramPacket packet) 方法便會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行接收，并將接收到的數(shù)據(jù)包填入到 packet 中。

現(xiàn)在讓我們來(lái)實(shí)踐 DatagramSocket 和 DatagramPacket：
因?yàn)?UDP 沒(méi)有服務(wù)端和客戶(hù)端之分，所以我們把兩端分別定義為 發(fā)送端 和 接收端。
發(fā)送端代碼：

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class UDPSender {

    private static final int RECVER_LISTENING_PORT = 9999;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List messages = new ArrayList<>(12);
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            String msgBody = (i == 3 ? "" : "Hello UDP-" + i);

            DatagramPacket msg0 = parseMsg(
                    msgBody, "127.0.0.1", RECVER_LISTENING_PORT); // 發(fā)送給本機(jī)
            DatagramPacket msg1 = parseMsg(
                    msgBody, "192.168.3.3", RECVER_LISTENING_PORT); // 發(fā)送給同一局域網(wǎng)的一臺(tái)機(jī)器
            DatagramPacket msg2 = parseMsg(
                    msgBody, "120.77.**.***", RECVER_LISTENING_PORT); // 120.77.**.*** 是我阿里云主機(jī)的公網(wǎng) IP 地址

            // JDK1.5 時(shí) Collections 添加的 addAll 方法，可以一次往某個(gè)集合中添加多個(gè)元素
            Collections.addAll(messages, msg0, msg2, msg1);
        }

        startSending(messages);
    }

    private static void startSending(List messages)
            throws IOException, InterruptedException {

        // 無(wú)參構(gòu)造的 DatagramSocket 會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)
        // 因?yàn)榇藭r(shí) DatagramSocket 的作用是發(fā)送，所以無(wú)需顯式指定固定端口
        try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket()) {
            System.out.println("隨機(jī)給發(fā)送端分配的端口為：" + socket.getLocalPort() + "
");
            
            for (DatagramPacket msg : messages) {
                socket.send(msg); // 發(fā)送數(shù)據(jù)包

                int recverPort = msg.getPort();
                InetAddress recverAddr = msg.getAddress();
                System.out.printf("消息已經(jīng)發(fā)送 -> (%s:%d)
",
                        recverAddr.getHostAddress(), recverPort);

                Thread.sleep(500); // 設(shè)定 每隔 0.5 秒發(fā)送一個(gè)消息
            }
        }
    }

    private static DatagramPacket parseMsg(String msgBody, String addr, int port)
            throws UnknownHostException {

        byte[] msgData = msgBody.getBytes();
        DatagramPacket msg = new DatagramPacket(
                msgData, 0, msgData.length, // 數(shù)據(jù)從位置 0 開(kāi)始，長(zhǎng)度為 msgData.length
                InetAddress.getByName(addr), port); // 目的地 地址為 addr，監(jiān)聽(tīng)端口為 port

        return msg;
    }

}

接收端代碼：

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDPReceiver {

    private static final int LISTENING_PORT = 9999;
    private static final int BUFFER_SIZE = 512;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        byte[] buffer = new byte[BUFFER_SIZE];
        DatagramPacket msg = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

        try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(LISTENING_PORT)) {
            System.out.println("接收端已經(jīng)啟動(dòng)...
");
            while (true) {
                socket.receive(msg); // 接收數(shù)據(jù)包

                String msgBody = new String(
                        msg.getData(), msg.getOffset(), msg.getLength());
                if (msgBody.isEmpty()) { // 發(fā)現(xiàn)接收的消息是空字符串("")便跳出循環(huán)
                    break;
                }

                int senderPort = msg.getPort();
                InetAddress senderAddr = msg.getAddress();

                System.out.printf("發(fā)送端 地址和端口 -> (%s:%d)
",
                        senderAddr.getHostAddress(), senderPort);

                System.out.println("發(fā)送端 發(fā)送的消息 -> " + msgBody + "
");
            }
        }

        System.out.println("接收端已經(jīng)關(guān)閉。");
    }
}

現(xiàn)在 在本機(jī)、同一局域網(wǎng)的一臺(tái)機(jī)器和阿里云主機(jī)上都運(yùn)行 UDPReceiver：

然后啟動(dòng)發(fā)送端 UDPSender：

接收端接收結(jié)果：

可以看到每個(gè)接收端都正確的接收了發(fā)送端發(fā)送的消息。

（本機(jī) 和 局域網(wǎng)機(jī)器 顯示的發(fā)送端的端口(49756)是一致的，但是遠(yuǎn)程機(jī)器即阿里云主機(jī)顯示的(4802)卻與他們不一致——這個(gè)問(wèn)題留給有興趣的讀者自己思考）

雖然 UDP 是不可靠的協(xié)議，但是因?yàn)樗恍枰⑦B接，效率更快，所以在 需要不建立連接即可發(fā)送數(shù)據(jù) 的系統(tǒng)（比如本文的例子），或者 保證最快的傳輸速度比每一位數(shù)據(jù)都正確更重要 的系統(tǒng)中，我們應(yīng)該使用 UDP。當(dāng)然，基于 UDP 我們同樣可以開(kāi)發(fā)出可靠的協(xié)議——數(shù)據(jù)包的正確與否可以交給應(yīng)用程序來(lái)判斷，如果有問(wèn)題接收端便提示發(fā)送端重新發(fā)送。