UDP 多线程服务端 和 简单客户端
程序员文章站
2022-04-13 17:01:45
...
首先来了解UDP协议的几个特性
（1）UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当UDP它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。
（2） 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。
（3） UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
（4） 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。 （5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。 （6）UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。
UDP是无状态的，之前的做的TCP接到客户端请求后马上做一个线程，将连接对象传递进去进行处理！
但是UDP的话是没有连接对象的，只要消息包的概念！
这就好像两个人在一条河边干活，TCP是架桥搬运货物，而UDP是直接把货物仍过去了，至于货物是否到达只能通过对岸的人喊一声收到了！
这里我模拟的时候收到的消息包就直接做一个线程进行处理了，理想的话应该是根据客户端的地址来创建线程！
这样的话就好像每个客户端都有自己的链路了一样，总服务端服务收包，然后根据包是给谁的就扔给某线程去处理！这和快递公司的处理流程差不多，总站是总服务端，而快递员是子服务端！
来看一下代码：
package udpUpload;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.SocketException;
import java.util.Arrays;
/**
* @说明 UDP连接服务端，这里一个包就做一个线程处理
* @author 崔素强（http://cuisuqiang.iteye.com/）
* @version 1.0
* @since
*/
public class UdpService {
public static void main(String[] args) {
try {
init();
while(true){
try {
byte[] buffer = new byte[1024 * 64]; // 缓冲区
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
receive(packet);
new Thread(new ServiceImpl(packet)).start();
} catch (Exception e) {
}
Thread.sleep(1 * 1000);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 接收数据包，该方法会造成线程阻塞
* @return
* @throws Exception
* @throws IOException
*/
public static DatagramPacket receive(DatagramPacket packet) throws Exception {
try {
datagramSocket.receive(packet);
return packet;
} catch (Exception e) {
throw e;
}
}
/**
* 将响应包发送给请求端
* @param bt
* @throws IOException
*/
public static void response(DatagramPacket packet) {
try {
datagramSocket.send(packet);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 初始化连接
* @throws SocketException
*/
public static void init(){
try {
socketAddress = new InetSocketAddress("localhost", 2233);
datagramSocket = new DatagramSocket(socketAddress);
datagramSocket.setSoTimeout(5 * 1000);
System.out.println("服务端已经启动");
} catch (Exception e) {
datagramSocket = null;
System.err.println("服务端启动失败");
e.printStackTrace();
}
}
private static InetSocketAddress socketAddress = null; // 服务监听个地址
private static DatagramSocket datagramSocket = null; // 连接对象
}
/**
* @说明 打印收到的数据包，并且将数据原封返回，中间设置休眠表示执行耗时
* @author 崔素强（http://cuisuqiang.iteye.com/）
* @version 1.0
* @since
*/
class ServiceImpl implements Runnable {
private DatagramPacket packet;
public ServiceImpl(DatagramPacket packet){
this.packet = packet;
}
public void run() {
try {
byte[] bt = new byte[packet.getLength()];
System.arraycopy(packet.getData(), 0, bt, 0, packet.getLength());
System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress() + "：" + packet.getPort() + "：" + Arrays.toString(bt));
Thread.sleep(5 * 1000); // 5秒才返回，标识服务端在处理数据
// 设置回复的数据，原数据返回，以便客户端知道是那个客户端发送的数据
packet.setData(bt);
UdpService.response(packet);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
这里子服务端中间停留了五秒钟，这是模拟程序正在处理，处理完毕后再拿一些数据通过总服务端连接对象仍出去！
因为消息包内是包含客户端连接进来时的连接信息的，所以这里只需要设置要回复的数据即可！
我们再来看一下客户端，为了更形象模拟多客户访问的场景，这里客户端是一些子线程来完成，每个线程都有自己的连接对象，IP 一样但是端口不一样！
来看一下代码：
package udpUpload;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.util.Arrays;
import java.util.Random;
import java.util.UUID;
/**
* @说明 UDP连接客户端
* @author 崔素强（http://cuisuqiang.iteye.com/）
* @version 1.0
* @since
*/
public class UdpClient {
public static void main(String[] args) {
try {
for(int i=0;i<5;i++){
new Thread(new ClientImpl()).start();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* @说明 线程创建自己的UDP连接，端口动态，发送一组数据然后接收服务端返回
* @author 崔素强（http://cuisuqiang.iteye.com/）
* @version 1.0
* @since
*/
class ClientImpl implements Runnable{
private Random random = new Random();
private String uuid = UUID.randomUUID().toString();
public void run() {
try {
init();
byte[] buffer = new byte[1024 * 64]; // 缓冲区
// 发送随机的数据
byte[] btSend = new byte[]{(byte)random.nextInt(127), (byte)random.nextInt(127), (byte)random.nextInt(127)};
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, InetAddress.getByName("localhost"), 2233);
packet.setData(btSend);
System.out.println(uuid + "：发送：" + Arrays.toString(btSend));
try {
sendDate(packet);
} catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
receive(packet);
byte[] bt = new byte[packet.getLength()];
System.arraycopy(packet.getData(), 0, bt, 0, packet.getLength());
if(null != bt && bt.length > 0){
System.out.println(uuid + "：收到：" + Arrays.toString(bt));
}
Thread.sleep(1 * 1000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 接收数据包，该方法会造成线程阻塞
* @return
* @throws IOException
*/
public void receive(DatagramPacket packet) throws Exception {
try {
datagramSocket.receive(packet);
} catch (Exception e) {
throw e;
}
}
/**
* 发送数据包到指定地点
* @param bt
* @throws IOException
*/
public void sendDate(DatagramPacket packet) {
try {
datagramSocket.send(packet);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 初始化客户端连接
* @throws SocketException
*/
public void init() throws SocketException{
try {
datagramSocket = new DatagramSocket(random.nextInt(9999));
datagramSocket.setSoTimeout(10 * 1000);
System.out.println("客户端启动成功");
} catch (Exception e) {
datagramSocket = null;
System.out.println("客户端启动失败");
e.printStackTrace();
}
}
private DatagramSocket datagramSocket = null; // 连接对象
}
先运行服务端，然后运行客户端，来看一下打印信息：
服务端：
服务端已经启动 127.0.0.1：381：[56, 5, 1] 127.0.0.1：1569：[45, 43, 124] 127.0.0.1：9969：[36, 97, 117] 127.0.0.1：9937：[2, 110, 80] 127.0.0.1：3420：[48, 19, 80]
客户端：
客户端启动成功 客户端启动成功 客户端启动成功 客户端启动成功 客户端启动成功 6d62c2ae-e693-4e35-a295-9a385244cbf0：发送：[56, 5, 1] 49fa0ae9-59c3-4db9-97e7-930d9ada50fb：发送：[45, 43, 124] 3338ddd0-dfa1-4001-80b1-8e663f7d502f：发送：[36, 97, 117] 7b7fc365-e865-4b7c-bd8e-22a5ea095516：发送：[2, 110, 80] 53f2c5fc-3194-4e90-9c47-dbcbdef0ccc4：发送：[48, 19, 80] 6d62c2ae-e693-4e35-a295-9a385244cbf0：收到：[56, 5, 1] 49fa0ae9-59c3-4db9-97e7-930d9ada50fb：收到：[45, 43, 124] 3338ddd0-dfa1-4001-80b1-8e663f7d502f：收到：[36, 97, 117] 7b7fc365-e865-4b7c-bd8e-22a5ea095516：收到：[2, 110, 80] 53f2c5fc-3194-4e90-9c47-dbcbdef0ccc4：收到：[48, 19, 80]
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可以看到，客户端同时启动了五个端口与服务端通信！
服务端也收到了来自不同客户端的消息！