netty系列之:使用UDP协议

flydean

简介

在之前的系列文章中,我们到了使用netty做聊天服务器,聊天服务器使用的SocketChannel,也就是说底层的协议使用的是Scoket。今天我们将会给大家介绍如何在netty中使用UDP协议。

UDP协议

UDP( User Datagram Protocol ),也叫用户数据报协议。

UDP 的主要功能和亮点并不在于它引入了什么特性,而在于它忽略的那些特性:不保证消息交付,不保证交付顺序,不跟踪连接状态,不需要拥塞控制。

我们来看一下UDP的数据包:

UDP是一种无连接的协议,发送者只管发送数据包即可,并不负责处理和保证数据是否成功发送,数据是否被处理完成等。它的唯一作用就是发送。

在JDK中表示UDP的有一个专门的类叫做:java.net.DatagramPacket,在NIO中还有一个java.nio.channels.DatagramChannel,专门负责处理UDP的channel。

这里我们要将的是netty,netty中对于UDP协议也有上面的两个类,名字虽然是一样的,但是对应的包不同。他们分别是:

io.netty.channel.socket.DatagramPacket 和 io.netty.channel.socket.DatagramChannel,当然netty中的这两个类是对JDK自带类的增强。

先看一下netty中DatagramPacket的定义:

public class DatagramPacket
        extends DefaultAddressedEnvelope<ByteBuf, InetSocketAddress> implements ByteBufHolder 

DatagramPacket类实现了ByteBufHolder接口,表示它里面存放的是ByteBuf。然后他又继承自DefaultAddressedEnvelope,这个类是对地址的封装,其中ByteBuf表示传递消息的类型,InetSocketAddress表示目标的地址,它是一个IP地址+端口号的封装。

从上面的UDP协议我们知道,UDP只需要知道目标地址和对应的消息即可,所以DatagramPacket中包含的数据已经够用了。

DatagramChannel是用来传递DatagramPacket的,因为DatagramChannel是一个接口,所以一般使用NioDatagramChannel作为真正使用的类。

String和ByteBuf的转换

之前我们讲到过,netty中的channel只接受ByteBuf数据类型,如果直接写入String会报错,之前的系列文章中,我们讲过两种处理方法,第一种是使用ObjectEncoder和ObjectDecoder在写入ByteBuf之前,对对象进行序列化,这一种不仅适合String,也适合Object对象。

第二种是使用StringEncoder和StringDecoder专门处理String的encode和decode,这种处理只能处理String的转换,对Object无效。

如果你不想使用这些encoder和decoder还可以直接使用ByteBuf和String进行转换。

比如要将String写入ByteBuf可以调用Unpooled.copiedBuffer的命令如下:

Unpooled.copiedBuffer("开始广播", CharsetUtil.UTF_8)

将ByteBuf转换成为String则可以调用:

byteBuf.toString(CharsetUtil.UTF_8)

构建DatagramPacket

DatagramPacket总共可以接受三个参数,分别是要发送的数据data,要接收数据包的地址和要发送数据包的地址。

这里我们并不关心发送数据包的地址,那么只需要两个参数即可,对于客户端来说,我们发送一个”开始广播“的消息给服务器端,告诉服务器端可以向客户发送回复消息了,如下所示:

new DatagramPacket(
                    Unpooled.copiedBuffer("开始广播", CharsetUtil.UTF_8),
                    SocketUtils.socketAddress("255.255.255.255", PORT))

上我们使用SocketUtils.socketAddress创建了一个特殊的地址,255.255.255.255是一个特殊的广播地址,意味着所有的主机,因为我们的客户端并不知道服务器的地址,所以使用255.255.255.255来广播。

构建好的DatagramPacket,里面有一个sender()方法,可以用来获取客户端的地址,所以在服务器端可以这样构建要发送的packge:

new DatagramPacket(
                    Unpooled.copiedBuffer("广播: " + nextQuote(), CharsetUtil.UTF_8), packet.sender())

启动客户端和服务器

UDP的客户端和服务器启动和socket稍微有所不同,如果是socket,那么使用的channel是NioSocketChannel,如果是UDP,则使用的是NioDatagramChannel。如下是服务器端启动的代码:

EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            Bootstrap b = new Bootstrap();
            b.group(group)
             .channel(NioDatagramChannel.class)
             .option(ChannelOption.SO_BROADCAST, true)
             .handler(new UDPServerHandler());

            b.bind(PORT).sync().channel().closeFuture().await();
        } finally {
            group.shutdownGracefully();
        }
注意,这里我们需要设置ChannelOption.SO_BROADCAST为true,因为UDP是以广播的形式发送消息的。

客户端的实现和socket稍微有所不同,下面是客户端的启动实现:

 EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            Bootstrap b = new Bootstrap();
            b.group(group)
             .channel(NioDatagramChannel.class)
             .option(ChannelOption.SO_BROADCAST, true)
             .handler(new UDPClientHandler());

            Channel ch = b.bind(0).sync().channel();

对于UDP来说,并不存在地址绑定一说,所以上Bootstrap调用bind(0)。

总结

本文讲解了netty中UDP协议的实现,UDP相较于Socket连接而言更加简单。

本文的例子可以参考:learn-netty4

本文已收录于 http://www.flydean.com/11-netty-udp/

最通俗的解读,最深刻的干货,最简洁的教程,众多你不知道的小技巧等你来发现!

欢迎关注我的公众号:「程序那些事」,懂技术,更懂你!

阅读 287

程序那些事
Spring,区块链,密码学,分布式,多线程等教程 欢迎关注我的公众号:程序那些事,更多精彩等着您!

欢迎访问我的个人网站:www.flydean.com

723 声望
406 粉丝
0 条评论
你知道吗?

欢迎访问我的个人网站:www.flydean.com

723 声望
406 粉丝
宣传栏