当前位置：首页 > news >正文

Java UDP 通信：实现简单的 Echo 服务器与客户端

news 来源：原创 2025/9/1 13:47:01

在计算机网络编程中，UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的传输层协议，它允许应用程序在不建立连接的情况下发送数据包。与 TCP 不同，UDP 不保证数据包的顺序、可靠性或完整性，但它具有低延迟和低开销的特点，适用于对实时性要求较高的应用场景，如视频流、在线游戏等。

本文将基于 Java 实现一个简单的 UDP Echo 服务器和客户端，并通过代码总结相关的知识点。

1. UDP Echo 服务器

1.1 服务器代码结构

java
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;public class UdpEchoServer {private DatagramSocket socket = null;public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);}public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动！");while (true) {// 1. 读取请求并解析DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);socket.receive(requestPacket);String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());// 2. 根据请求计算响应String response = process(request);// 3. 把响应写回到客户端DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());socket.send(responsePacket);// 4. 打印日志System.out.printf("[%s:%d] req = %s, resp = %s\n", requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(), request, response);}}public String process(String request) {return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);server.start();}
}

1.2 服务器代码解析

1. DatagramSocket：`DatagramSocket` 是 Java 中用于发送和接收 UDP 数据包的类。服务器通过 `DatagramSocket` 绑定到指定的端口，等待客户端的数据包。

2. DatagramPacket：`DatagramPacket` 是用于封装 UDP 数据包的类。它包含了数据内容、数据长度、目标地址和端口等信息。服务器通过 `DatagramPacket` 接收客户端发送的数据包，并将响应数据包发送回客户端。

3. socket.receive()：该方法用于接收客户端发送的数据包。它是一个阻塞方法，直到接收到数据包才会继续执行。

4.socket.send()：该方法用于将数据包发送到客户端。数据包中包含了客户端的地址和端口信息，确保响应能够正确返回。

5. process()：该方法用于处理客户端请求并生成响应。在这个简单的 Echo 服务器中，`process()` 方法直接返回客户端发送的请求内容。

6. 日志打印：服务器在处理完每个请求后，会打印客户端的地址、端口、请求内容和响应内容，方便调试和监控。

2. UDP Echo 客户端

2.1 客户端代码结构

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class UdpEchoClient {private DatagramSocket socket = null;private String serverIp = "";private int serverPort = 0;public UdpEchoClient(String ip, int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket();serverIp = ip;serverPort = port;}public void start() throws IOException {System.out.println("客户端启动");Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (true) {// 从控制台读取数据，作为请求System.out.print("-> ");String request = scanner.next();// 把请求内容构造成 DatagramPacket 对象，发送给服务器DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(), request.getBytes().length,InetAddress.getByName(serverIp), serverPort);socket.send(requestPacket);// 尝试读取服务器返回的响应DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);socket.receive(responsePacket);// 打印响应String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength());System.out.println(response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1", 9090);client.start();}
}

2.2 客户端代码解析

1. DatagramSocket：客户端也使用 `DatagramSocket` 来发送和接收 UDP 数据包。与服务器不同的是，客户端通常不需要绑定到特定的端口，而是由系统自动分配。

2. InetAddress：`InetAddress` 类用于表示 IP 地址。客户端通`InetAddress.getByName(serverIp)` 获取服务器的 IP 地址，并将其与端口号一起构造 `DatagramPacket`。

3. socket.send()：客户端通过 `socket.send()` 方法将请求数据包发送到服务器。

4. socket.receive()：客户端通过 `socket.receive()` 方法接收服务器返回的响应数据包。

5. 控制台输入：客户端通过 `Scanner` 从控制台读取用户输入，并将其作为请求发送到服务器。

6. 响应打印：客户端在接收到服务器的响应后，将其打印到控制台。

3. 总结

通过实现这个简单的 UDP Echo 服务器和客户端，我们可以总结出以下知识点：

1. UDP 协议的特点：UDP 是一种无连接的协议，不保证数据包的顺序、可靠性或完整性，但具有低延迟和低开销的特点。

2. DatagramSocket和 DatagramPacket：这两个类是 Java 中实现 UDP 通信的核心类。`DatagramSocket` 用于发送和接收数据包，而 `DatagramPacket` 用于封装数据包的内容、地址和端口信息。

3. 阻塞与非阻塞：`socket.receive()` 是一个阻塞方法，直到接收到数据包才会继续执行。这使得服务器和客户端能够等待对方的响应。

4. 日志与调试：在实际开发中，打印日志是非常重要的，它可以帮助我们监控程序的运行状态，排查问题。

5. Echo 服务器的应用：Echo 服务器是一种简单的网络服务，它将客户端发送的数据原样返回。虽然简单，但它可以帮助我们理解网络通信的基本原理。

希望这篇文章能够帮助你更好地理解 Java 中的 UDP 通信。