Netty 权威指南之UDP 协议开发

本章相关知识点：

UDP是用户数据报协议（User Datagrame Protocol,UDP）的简称，其主要作用是将网络数据流量压缩成数据报形式，提供面向事务的简单信息传送服务。与TCP协议不同，UD协议直接利用IP协议进行UDP数据报的传输，UDP提供的是 面向无连接的，不可靠的数据报投递服务。当使用UDP协议传输信息时，用户应用程序必须负责解决数据包丢失、重复、排序，差错确认等问题。

由于UDP具有销毁小、处理速度快的优点，所以通常视频、音频等可靠性要求不高的数据传输一般会使用UDP，及时有一定的丢包率，也不会对功能造成严重的影响。

本章学习目标：

1、UDP协议介绍

2、UDP服务端开发

3、UDP客户端开发

4、运行UDP项目

第一节：UDP协议介绍

UDP协议介绍：

UDP是无连接的，通信双方不需要建立物理链路连接。在网络中它用于处理数据包，在OSI模式中，它处于第四层传输层，即位于IP协议的上一层。它不对数据包分组、组装、校验和排序。因此是不可。报文的发送者不知道报文是否被对方接受。

UDP数据报格式有首部和数据两部分，首部很简单，为8个字节，包括以下部分：

1、源端口：源端口号，2个字节，最大值为65535;

2、目的端口：目的端口号，2个字节，最大值为65535;

3、长度：2个字节，UDP用户数据报的总长度；

4、校验：2字节，用于校验UDP的数据报的数字段和包含UDP数据报首部的”伪首部“。其校验方法类型IP分组首部中的首部校验。

伪首部，又称伪包头：是指在TCP的分段或UDP的数据报格式中，在数据报首部前面添加源IP地址、目的IP地址、IP分组的协议字段、TCP或UDP数据报的总长度，共12字节，所构成的拓展首部结构。此伪首部是一个临时的结构，它级部向上也不向下传递，仅仅是为了保证可以校验套接字的正确性。

UDP协议的特定如下：

1、UDP传送数据前并不与对方建立连接，即UDP是无连接的。在传输数据前，发送方和接受方相互交互信息使双方同步；

2、UDP对接受到的数据包不发送确认信号，发送端不知道数据是否被正确接受，也不会重新发送数据。

3、UDP传输数据比TCP快，系统开销少；UDP笔记简单，UDP头包含了源端口、目的端口、消息长度和校验等很少的字节。由于UDP比TCP简单、灵活，常用于可靠性要求不高的数据传输，如视频、图片及简单文件系统传输（TFTP）等。TCP则适用于可靠性要求高实时性要求不高的应用，比如文件传输协议FTP、超文本传输协议HTTP和简单邮件传输协议SMTP等。

第二节：UDP服务端开发

ChineseProverbServer.java

package com.nio.udp; 
 
import io.netty.bootstrap.Bootstrap; 
import io.netty.channel.ChannelOption; 
import io.netty.channel.EventLoopGroup; 
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; 
import io.netty.channel.socket.nio.NioDatagramChannel; 
 
/** 
 * Created by vixuan-008 on 2015/6/25. 
 */ 
public class ChineseProverbServer { 
    public void run(int port) throws Exception { 
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(); 
        try { 
            Bootstrap b = new Bootstrap(); 
            b.group(group).channel(NioDatagramChannel.class) 
                    .option(ChannelOption.SO_BROADCAST, true) 
                    .handler(new ChineseProverbServerHandler()); 
            b.bind(port).sync().channel().closeFuture().await(); 
        } finally { 
            group.shutdownGracefully(); 
        } 
    } 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
        int port = 17889; 
 
        new ChineseProverbServer().run(port); 
    } 
} 

ChineseProverbServerHandler.java

package com.nio.udp; 
 
import io.netty.buffer.Unpooled; 
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; 
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler; 
import io.netty.channel.socket.DatagramPacket; 
import io.netty.util.CharsetUtil; 
import io.netty.util.internal.ThreadLocalRandom; 
 
/** 
 * Created by vixuan-008 on 2015/6/25. 
 */ 
public class ChineseProverbServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<DatagramPacket> { 
    // 谚语列表 
    private static final String[] DICTIONARY = { "只要功夫深，铁棒磨成针。", 
            "旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家。", "洛阳亲友如相问，一片冰心在玉壶。", "一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。", 
            "老骥伏枥，志在千里。烈士暮年，壮心不已!" }; 
 
    private String nextQuote() { 
        int quoteId = ThreadLocalRandom.current().nextInt(DICTIONARY.length); 
        return DICTIONARY[quoteId]; 
    } 
 
    @Override 
    public void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, DatagramPacket packet) 
            throws Exception { 
        String req = packet.content().toString(CharsetUtil.UTF_8); 
        System.out.println("server receiver message is:"+req); 
        if ("12345".equals(req)) { 
            ctx.writeAndFlush(new DatagramPacket(Unpooled.copiedBuffer( 
                    "result: " + nextQuote(), CharsetUtil.UTF_8), packet 
                    .sender())); 
        } 
    } 
 
    @Override 
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) 
            throws Exception { 
        ctx.close(); 
 
    } 
} 

第三节:UDP 客户端开发

ChineseProverbClient.java

package com.nio.udp; 
 
import io.netty.bootstrap.Bootstrap; 
import io.netty.buffer.Unpooled; 
import io.netty.channel.Channel; 
import io.netty.channel.ChannelOption; 
import io.netty.channel.EventLoopGroup; 
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; 
import io.netty.channel.socket.DatagramPacket; 
import io.netty.channel.socket.nio.NioDatagramChannel; 
import io.netty.util.CharsetUtil; 
 
import java.net.InetSocketAddress; 
 
/** 
 * Created by vixuan-008 on 2015/6/25. 
 */ 
public class ChineseProverbClient { 
    public void run(int port) throws Exception { 
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(); 
        try { 
            Bootstrap b = new Bootstrap(); 
            b.group(group).channel(NioDatagramChannel.class) 
                    .option(ChannelOption.SO_BROADCAST, true) 
                    .handler(new ChineseProverbClientHandler()); 
            Channel ch = b.bind(0).sync().channel(); 
            // 向网段内的所有机器广播UDP消息 
            ch.writeAndFlush( 
                    new DatagramPacket(Unpooled.copiedBuffer("12345", 
                            CharsetUtil.UTF_8), new InetSocketAddress( 
                            "255.255.255.255", port))).sync(); 
            if (!ch.closeFuture().await(15000)) { 
                System.out.println("查询超时!"); 
            } 
        } finally { 
            group.shutdownGracefully(); 
        } 
    } 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
        int port = 17889; 
 
        new ChineseProverbClient().run(port); 
    } 
} 

ChineseProverbClientHandler.java

package com.nio.udp; 
 
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; 
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler; 
import io.netty.channel.socket.DatagramPacket; 
import io.netty.util.CharsetUtil; 
 
/** 
 * Created by vixuan-008 on 2015/6/25. 
 */ 
public class ChineseProverbClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<DatagramPacket> { 
 
    @Override 
    public void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, DatagramPacket msg) 
            throws Exception { 
        String response = msg.content().toString(CharsetUtil.UTF_8); 
            System.out.println("client receiver message:"+response); 
            ctx.close(); 
 
    } 
 
    @Override 
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) 
            throws Exception { 
 
        ctx.close(); 
    } 
} 

第四节:运行UDP应用

客户端截图：

服务端截图：