UDP通信与组播技术全解析

### UDP通信与组播技术全解析 #### 1. UDP回声客户端/服务器 在向服务器发送缓冲区数据之前，需要调用`flip`方法。该方法会将限制位置设置为当前位置，并将位置设置为0，以便服务器能够处理接收到的数据： ```java buffer.flip(); ``` 调用通道的`write`方法将消息发送到服务器，此方法会直接将底层数据包发送到服务器，但前提是通道的套接字已连接： ```java channel.write(buffer); System.out.println("Sent: [" + message + "]"); ``` 接着，清空缓冲区以便复用。使用`read`方法接收缓冲区数据，并按服务器处理方式显示内容： ```java buffer.clear(); channel.read(buffer); buffer.flip(); System.out.print("Received: ["); while(buffer.hasRemaining()) { System.out.print((char)buffer.get()); } System.out.println("]"); ``` 操作步骤如下： 1. 启动服务器，会看到初始消息`UDP Echo Server Started`。 2. 启动客户端，客户端会显示发送的消息和返回的消息： ```plaintext UDP Echo Client Started Sent: [The message] Received: [The message] UDP Echo Client Terminated ``` 服务器端会显示接收到的消息并将其发送回客户端： ```plaintext Received: [The message] Sent: [The message] ``` 使用`DatagramChannel`类可以加快UDP通信速度。 #### 2. UDP组播 组播是同时向多个客户端发送消息的过程，每个客户端都会收到相同的消息。客户端需要加入组播组才能参与此过程，消息的目标地址会表明这是一个组播消息。组播组是动态的，客户端可以随时加入或离开。 组播使用旧的IPv4 CLASS D地址空间，地址范围是224.0.0.0到239.255.255.255。相关信息可参考[IPv4组播地址空间注册表](http://www.iana.org/assignments/multicast-addresses/multicast-addresses.xml)和[IP组播主机扩展文档](http://tools.ietf.org/html/rfc1112)。 ##### 2.1 UDP组播服务器 以下是一个时间服务器的示例，它每秒广播一次当前日期和时间： ```java public class UDPMulticastServer { public UDPMulticastServer() { System.out.println("UDP Multicast Time Server Started"); try { MulticastSocket multicastSocket = new MulticastSocket(); InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("228.5.6.7"); multicastSocket.joinGroup(inetAddress); byte[] data; DatagramPacket packet; while (true) { Thread.sleep(1000); String message = (new Date()).toString(); System.out.println("Sending: [" + message + "]"); data = message.getBytes(); packet = new DatagramPacket(data, message.length(), inetAddress, 9877); multicastSocket.send(packet); } } catch (IOException | InterruptedException ex) { // Handle exceptions } System.out.println( "UDP Multicast Time Server Terminated"); } public static void main(String args[]) { new UDPMulticastServer(); } } ``` ##### 2.2 UDP组播客户端 客户端会加入由地址`228.5.6.7`定义的组播组，阻塞直到收到消息并显示： ```java public class UDPMulticastClient { public UDPMulticastClient() { System.out.println("UDP Multicast Time Client Started"); try { MulticastSocket multicastSocket = new MulticastSocket(9877); InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("228.5.6.7"); multicastSocket.joinGroup(inetAddress); byte[] data = new byte[256]; DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length); while (true) { multicastSocket.receive(packet); String message = new String( packet.getData(), 0, packet.getLength()); System.out.println("Message from: " + packet.getAddress() + " Message: [" + message + "]"); } } catch (IOException ex) { ex.printStackTrace(); } System.out.println( "UDP Multicast Time Client Terminated"); } public static void main(String[] args) { new UDPMulticastClient(); } } ``` 操作步骤如下： 1. 启动服务器，输出类似如下内容（日期和时间会不同）： ```plaintext UDP Multicast Time Server Started Sending: [Sat Sep 19 13:48:42 CDT 2015] Sending: [Sat Sep 19 13:48:43 CDT 2015] ... ``` 2. 启动客户端，会开始接收消息： ```plaintext UDP Multicast Time Client Started Message from: /192.168.1.7 Message: [Sat Sep 19 13:48:44 CDT 2015] Message from: /192.168.1.7 Message: [Sat Sep 19 13:48:45 CDT 2015] ... ``` 如果在Mac上运行程序可能会抛出套接字异常，可使用`-Djava.net.preferIPv4Stack=true`虚拟机选项。后续启动的客户端也会收到相同的服务器消息。 #### 3. 获取网络接口信息 可以使用通道进行组播，下面以IPv6为例。在此之前，需要了解机器的可用网络接口。通过`NetworkInterface`类可以获取网络接口信息，示例代码如下： ```java try { Enumeration<NetworkInterface> networkInterfaces; networkInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces(); for (NetworkInterface networkInterface : Collections.list(networkInterfaces)) { displayNetworkInterfaceInformation(networkInterface); } } catch (SocketException ex) { // Handle exceptions } ``` `displayNetworkInterfaceInformation`方法用于显示网络接口信息： ```java static void displayNetworkInterfaceInformation(NetworkInterface networkInterface) { try { System.out.printf("Display name: %s\n", networkInterface.getDisplayName()); System.out.printf("Name: %s\n", networ ```