Java中的UDP Socket编程：探索单播、广播和多播的强大功能和用法

这一篇文章开始着重讲解UDP编程。这块的知识也算是非常重要的，而且现在的编程都离不开网络。花了一些时间整理了一下。

一、基本认识

1、什么是UDP协议？

特点我们可以整理总结一下：

（1）无连接：也就是说发送之前不需要建立连接，直接发送就可以，和TCP协议相比就减少了三次握手四次挥手等时间的消耗。

（2）不可靠交付：也就是说，我们只管发送数据，对方收没收到不需要去管。

（3）面向报文：只进行简单的添加首部数据，就直接封装成IP包发送了。

（4）支持多对多：这里表示的就是单播多播广播机制。

（5）没有拥塞控制

2、数据格式

在上面我们知道，UDP协议包只在I协议上增加了很少一点的功能，就是复用和分用，以及差错检测的功能。那添加的这些数据是什么样子的呢？

UDP协议分为首部字段和数据字段，其中首部字段只占用8个字节，分别是个占用两个字节的源端口、目的端口、长度和检验和。

我们在这里对添加的数据字段分别进行一个解释说明：

（1）伪首部：伪首部其实是在校验和的时候添加的，起到一个辅助运算的作用。并不是真正的首部。校验和是为了检查报文中的数据是否有差错，如果没有差错，那么校验和之后的结果应该是1.

（2）源端口：源端口，这是为了收到对方的回音才使用的。

（3）目的端口：也就是UDP数据包的发送目的地。

（4）长度：数据长度

（5）检验和：检查是否数据出现了差错，如果有差错，那就丢弃。

3、UDP协议能做什么？

在UDP协议之上的协议相信我们都听过，比如说DNS、TFTP、SNMP等等，这些协议在网络通信中非常的实用也非常的重要。而且像视频、音频、和一些无关紧要的数据都可以使用他来发送，省时省力。

有一个非常重要的例子，那就是我们的微信聊天的场景，他就是采用的UDP协议，因为UDP协议是不可靠协议，你只管发送就好了，不管对方是否收到信息。对方有时间就会看到这条消息。

4、通信方式

在java中，UDP通信方式主要有三种：单播、多播和广播。

（1）单播：每次只有两个主机在通信。

在IPv4网络中，0.0.0.0到223.255.255.255属于单播地址。就好比说你在大街上叫你女朋友名字，那么就只有你女朋友回头。

（2）广播：当前主机和当前局域网下所有的主机通信

广播肯定都是限制在局域网中的，因为你要是朝着整个互联网广播一条消息，那实在是太麻烦了，而且很多人广播的时候会造成网络堵塞，因此只限定在局域网中。这种方式也很好理解，就好比你在大街上叫了一声“美女帅哥”，那么周围（局域网）所有的人都会回头。

他的地址一般都是255.255.255.255。另外ipv6不支持广播。

（3）多播：当前主机和当前局域网下一部分主机通信

多播也很好理解，就比如你在大街上只喊了一句美女，没有喊帅哥，那么就只有美女回头，帅哥不会回头。组播的地址就比较麻烦一点了。因为你可以把你要通信的地址汇聚到一块形成一个多播组。但是有些地址是官方已经限定好了的，你就没法使用，这叫做永久组。还有一些没被使用的地址就组成了临时组。

其中永久的组播地址：224.0.0.0-224.0.0.2。而剩下的就是临时组了：224.0.1.0～224.0.1.255是公用组播地址

下面我们着重使用代码来实现一下这三种通信方式：

二、代码实现

1、单播案例

单播案例很简单，在这里我们假设，你在大街上叫你女朋友名字，然后你女朋友回头答复了你一句。

首先看一下服务端：代表女朋友：

然后就是客户端了

代码很简单，你运行一下就能体会到，在这里就不显示结果了。在这里我们会发现里面主要涉及到了两个类DatagramSocket和DatagramPacket。分别表示socket和数据包。这一点和广播涉及到的类是一样的。

2、广播

在大街上，你突然喊了一句，帅哥美女们，于是乎都回头了。

首先是服务端：帅哥美女们

然后就是客户端：

完整的代码都在这了，对于结果自己运行一下吧。

3、多播

在大街上，你突然喊了一句美女，于是乎街上的美女们就都回头了，但是帅哥却不会。

首先是服务端：美女

然后是客户端

可能你已经发现了，DatagramSocket已经变成了MulticastSocket，说明多播有自己的实现机制。如果你想进一步了解，可以深入其源码看看。

OK。java中UDP编程基本上就是这三种方式，基本案例在此，你可以根据自己的需要变形。