探索 `DatagramSocket` 类

DatagramSocket 类是 Java 网络编程中的一个关键组件，专门用于处理 UDP（用户数据报协议）通信。与基于连接的 TCP 不同，UDP 是一种无连接协议，适用于对速度和效率要求较高，但对可靠性要求相对较低的场景。

本文将详细介绍 DatagramSocket 类的基本用法、实现细节以及实际应用中的一些高级特性。

什么是 `DatagramSocket` 类？

DatagramSocket 类位于 Java 标准库的 java.net 包中。它提供了发送和接收数据报（datagram）的功能，这些数据报是通过 UDP 协议进行传输的。

基本用法

在使用 DatagramSocket 进行通信时，通常需要创建两个类的实例：DatagramSocket 和 DatagramPacket。前者用于发送和接收数据报，后者用于封装发送和接收的数据。

创建 `DatagramSocket` 实例

要创建一个 DatagramSocket 实例，可以使用以下代码：

import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;public class UDPSocketExample {public static void main(String[] args) {try {DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9876);System.out.println("Socket created on port 9876");} catch (SocketException e) {e.printStackTrace();}}
}

在这个示例中，我们创建了一个绑定到端口 9876 的 DatagramSocket 对象。此端口将用于接收来自客户端的数据。

发送数据报

为了发送数据报，需要创建一个 DatagramPacket 对象，并指定目标地址和端口：

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class UDPSender {public static void main(String[] args) {try {DatagramSocket socket = new DatagramSocket();String message = "Hello, UDP!";byte[] buffer = message.getBytes();InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, address, 9876);socket.send(packet);System.out.println("Message sent: " + message);socket.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

接收数据报

接收数据报时，需要创建一个缓冲区来存储接收到的数据：

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;public class UDPReceiver {public static void main(String[] args) {try {DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9876);byte[] buffer = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);socket.receive(packet);String receivedMessage = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());System.out.println("Message received: " + receivedMessage);socket.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

详细分析

构造函数

DatagramSocket 提供了多种构造函数，可以创建绑定到特定端口或 IP 地址的套接字。例如：

public DatagramSocket() throws SocketException
public DatagramSocket(int port) throws SocketException
public DatagramSocket(int port, InetAddress laddr) throws SocketException

发送和接收方法

send(DatagramPacket p)：发送数据报包。
receive(DatagramPacket p)：接收数据报包。该方法是阻塞的，会等待直到接收到数据报包。

关闭套接字

使用完 DatagramSocket 后，应该调用 close() 方法释放资源：

socket.close();

高级特性

设置超时

可以通过 setSoTimeout() 方法为 DatagramSocket 设置超时时间：

socket.setSoTimeout(5000); // 设置超时时间为 5000 毫秒

广播

UDP 允许广播消息到一个网络上的所有设备。可以通过设置数据包的目标地址为广播地址来实现：

InetAddress broadcastAddress = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, broadcastAddress, 9876);
socket.send(packet);

多播

多播是一种特殊的广播，允许将数据发送到特定组的多个主机。Java 提供了 MulticastSocket 类来支持多播。

实际应用示例

下面是一个简单的聊天应用，通过 UDP 实现：

发送端

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.util.Scanner;public class UDPChatSender {public static void main(String[] args) {try {DatagramSocket socket = new DatagramSocket();InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (true) {System.out.print("Enter message: ");String message = scanner.nextLine();byte[] buffer = message.getBytes();DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, address, 9876);socket.send(packet);if ("exit".equalsIgnoreCase(message)) {break;}}socket.close();scanner.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

接收端

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;public class UDPChatReceiver {public static void main(String[] args) {try {DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9876);byte[] buffer = new byte[1024];while (true) {DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);socket.receive(packet);String receivedMessage = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());System.out.println("Received: " + receivedMessage);if ("exit".equalsIgnoreCase(receivedMessage)) {break;}}socket.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}