Netty 权威指南之UDP 协议开发-蒲公英云

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。

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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();
    }
}

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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();
    }
}