Netty 权威指南之UDP 协议开发解析

访客 阅读:249 2021-03-31 22:28:14 评论:0

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:

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