Java 网络编程（一）—— UDP数据报套接字编程
概念
在网络编程中主要的对象有两个：客户端和服务器。客户端是提供请求的，归用户使用，发送的请求会被服务器接收，服务器根据请求做出响应，然后再将响应的数据包返回给客户端。
作为程序员，我们主要关心应用层和传输层，我们编写的程序属于应用层，需要调用传输层的接口来进行数据的传输。Java给我们提供了两套接口，一套是属于UDP 协议的，另一套是属于 TCP 协议的。本篇文章重点讲解UDP 数据报套接字编程。
Socket套接字，是由系统提供用于网络通信的技术，是基于TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。
基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程。
UDP数据报套接字
DatagramSocket
DatagramSocket 简单来理解就是定位你所在的位置，用于接收和发送数据报
构造方法：
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| DatagramSocket() | 无参构造方法，不指定端口号，由操作系统自行分配 |
| DatagramSocket(int port) | port 就是端口号，这个构造方法就是由程序员自行指定端口号 |
接收和发送数据包的方法：
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| send(DatagramPacket p) | 发送数据包 |
| receive(DatagramPacket p | 接收数据包，这里是输出型参数，传输层把数据内容填充到你传入的数据包中 |
什么是输出型参数？
该参数在方法内部会被改变，并且会影响到方法外部的实参。
关闭方法：
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| close() | 关闭资源 |
注意了网络编程使用 Socket ，也是和内存、文件一样都会消耗资源的。
DatagramPacket
DatagramPacket 就是数据报，也就是你发送和接收的数据报，这里数据报和数据包不作区分，大家知道就好了。
构造方法：
字节数组就是用来填充数据的，也是输出型参数。
offset 是指定偏移量
length 是指定要填充多少个字节
address 就是传入地址，SocketAddress 就是一个完整的地址（包含IP 和端口号），InetAddress 只是包含 IP地址，port 就是我们熟悉的端口号。
其他方法：
| 方法名 | 说明 | 返回值 |
|---|---|---|
| getAddress() | 获得该数据包的 IP 地址 | InetAddress |
| getPort() | 获得该数据包端口号 | int |
| getSocketAddress() | 获得该数据包的完整地址(包含IP地址和端口号) | SocketAddress |
| getData() | 或者数据内容 | byte[] |
| getLength() | 获得数据的长度，以字节为单位 | int |
InetSocketAddress
构造方法：
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| InetSocketAddress(InetAddress addr, int port) | 创建一个 Socket 地址，包含IP地址和端口号 |
其他方法：
| 方法名 | 说明 | 注意 |
|---|---|---|
| getByName(String host) | 将主机名转化为机器能识别的IP地址 | 静态方法 |
这个方法有什么用？
我们知道一个IP地址我们习惯用十进制来表示，类似”xxx.xxx.xxx.xxx"，我们通常传入的这个IP地址是一个字符串，这个方法就能将这个字符串转化为机器能识别的二进制的 IP 地址。
回显服务器编写
这里简单介绍一下，回显服务器就是你发什么我就回什么，例如客户端发送一个 hello，服务器直接返回 hello，这就是回显服务器，此服务器是用来我们学习套接字的。现在我来带领大家完成服务器代码的编写。
首先创建一个服务器的类，这里定义为 UdpEchoServer，Echo 就是回显的意思。
在类里面先定义字段 DatagramSocket socket
private DatagramSocket socket;//给服务器指定一个端口号public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);}
在构造方法这里要指定对应的端口号，服务器的位置一定要固定下来，防止客户端那边找不到服务器。
启动程序
服务器是 7 * 24 小时为用户提供的服务的，所以这里我们直接写一个死循环 while(true) {}
每一次循环都是在处理一次请求。
首先我们要接收客户端的数据包，先创建好一个空的数据包来接收数据，这里为什么不传入地址，因为我们这个数据包只是用来接收数据的，并且就在服务器中使用，不需要添加地址。
//构建请求数据包
DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
然后接收：
//获取请求
socket.receive(requestPacket);//输出型参数
如果没有数据可以接收的话，服务器程序会一直在这里阻塞住。
解析数据包并计算请求，由于这里是回显服务器，所以我们直接构造出 String，然后形式上进行响应的处理：
//解析请求数据包
String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());//计算响应值
//这里是回显服务器，直接返回原数据
String response = process(request);
//计算响应，服务器的核心代码区域private String process(String request) {return request;}
在真实的服务器代码中，我们在响应这里的处理是服务器的核心逻辑，由于是回显服务器，也就显得没有什么感受。
之后就要把响应的数据包发送回客户端那边。
注意：由于 UDP 是不会保存对端的 IP地址和端口号的，所以我们在构建响应数据包的时候，一定要传入目的 IP 和 目的端口号，这里的目的 IP 和 目的端口号可以从请求的数据包获取，因为请求的数据包保存了客户端的IP 和 端口号。
//构建响应数据包
//UDP 不存放对端的源 IP 和 源端口，所以需要传入对方的地址
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,
requestPacket.getSocketAddress());//发送响应数据包
socket.send(responsePacket);
还要注意数据的长度一定是response.getBytes().length，不要写出字符串的长度，因为我们的数据是字节，字节的大小和字符的大小是不一样的。
最后我们可以打印一个日志：
//打印日志
System.out.printf("[%s : %d] request: %s response: %s\n",requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request,response);
因为 getAddress() 的返回值是 InetAddress ，所以要使用 toString() 转化为字符串进行打印。
最终代码
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;//服务器程序
public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket;//给服务器指定一个端口号public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);}//服务器启动运行程序public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动...");//服务器持续运行//每次循环处理一次请求while(true) {//构建请求数据包DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);//获取请求socket.receive(requestPacket);//输出型参数//解析请求数据包String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());//计算响应值//这里是回显服务器，直接返回原数据String response = process(request);//构建响应数据包//UDP 不存放对端的源IP 和 源端口，所以需要传入对方的地址DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());//发送响应数据包socket.send(responsePacket);//打印日志System.out.printf("[%s : %d] request: %s response: %s\n",requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request,response);}}//计算响应，服务器的核心代码区域private String process(String request) {return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);server.start();}
}
客户端编写
客户端是一定要知道请求是发到哪一个服务器上的，所以我们需要保存好服务器的IP 地址和端口号。
private DatagramSocket socket;
private String serverIP;
private int serverPort;
构造方法：注意一定要传入服务器的 IP地址 和 端口号，socket 使用的是 DatagramScoket 的无参构造方法。
为什么使用的是 DatagramScoket 的无参构造方法？
首先我们作为程序员不知道用户那边的主机的端口使用情况，如果固定用户的端口号，正好用户此时已经有进程占用了这个端口号，这时候我们的客户端程序是跑不起来的，这就是端口冲突。
为了避免端口的冲突，我们不指定端口号，而是交给用户主机的操作系统自行指定端口号。
public UdpEchoClient(String serverIP, int serverPort) throws SocketException {this.serverPort = serverPort;this.serverIP = serverIP;socket = new DatagramSocket();//不用指定客户端的端口号，让用户自己的操作系统自己去安排端口号，避免端口号冲突}
启动程序
这里我们直接让用户从控制台输入要发送的数据，我们构建好请求数据包并发送到服务器上
//构建请求数据包
DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,
InetAddress.getByName(serverIP),serverPort);//发送数据包
socket.send(requestPacket);
这里我们就使用了InetAddress.getByName()这个方法将本身是 String 类型的IP地址转化为机器能识别的IP地址。
然后要注意数据的长度一定是request.getBytes().length，不要写出字符串的长度，因为我们的数据是字节，字节的大小和字符的大小是不一样的。
最后就是传入目的地址也就是服务器的源IP和源端口号，然后发送给服务器那边。
接着就是接收服务器的响应，我们构建一个空的响应数据包来接收：
//接收数据包
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
socket.receive(responsePacket);
最后就是解析并打印响应内容了。
//打印响应数据
String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());
System.out.println("响应：" + response);
最终代码
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;//客户端程序
public class UdpEchoClient {private DatagramSocket socket;private String serverIP;private int serverPort;public UdpEchoClient(String serverIP, int serverPort) throws SocketException {this.serverPort = serverPort;this.serverIP = serverIP;socket = new DatagramSocket();//不用指定客户端的端口号，让用户自己的操作系统自己去安排端口号，避免端口号冲突}public void start() throws IOException {System.out.println("欢迎来到客户端...");Scanner scan = new Scanner(System.in);while(true) {//用户从控制台输入数据System.out.println("请输入你要发送的数据：");while(!scan.hasNext()) {break;}String request = scan.nextLine();//构建请求数据包DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,InetAddress.getByName(serverIP),serverPort);//发送数据包socket.send(requestPacket);//接收数据包DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);socket.receive(responsePacket);//打印响应数据String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());System.out.println("响应：" + response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);client.start();}
}
由于我这里是使用一台主机的两个进程来模拟客户端和服务器的，所以IP地址指定为"127.0.0.1"，这是每台主机默认的IP地址，端口号这里指定为 9090，最后大家运行两个程序，就可以看到下面的效果了。
效果展示：
