1. 概述
在本教程中，我们将探讨允许我们发送和接收UDP数据包的DatagramChannel类。
2. DatagramChannel
在互联网支持的各种协议中，TCP和UDP是最常见的。
TCP是一种面向连接的协议，而UDP是一种面向数据报的协议，性能高但可靠性较低。由于其不可靠的特性，UDP通常用于发送广播或多播数据传输。
Java的NIO模块的DatagramChannel类为面向数据报的套接字提供了可选择的通道。换句话说，它允许创建数据报通道来发送和接收数据报(UDP数据包)。
让我们使用DatagramChannel类创建一个通过本地IP地址发送数据报的客户端和一个接收数据报的服务器。
3. 打开并绑定
首先，让我们使用openChannel方法创建DatagramChannelBuilder类，该方法提供一个打开但未连接的数据报通道：
public class DatagramChannelBuilder {
public static DatagramChannel openChannel() throws IOException {
DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();
return datagramChannel;
}
}
然后，我们需要将一个打开的通道绑定到本地地址以监听入站UDP数据包。
因此，我们将添加将DatagramChannel绑定到提供的本地地址的bindChannel方法：
public static DatagramChannel bindChannel(SocketAddress local) throws IOException {
return openChannel().bind(local);
}
现在，我们可以使用DatagramChannelBuilder类来创建在配置的套接字地址上发送/接收UDP数据包的客户端/服务器。
4. 客户端
首先，让我们使用startClient方法创建DatagramClient类，该方法使用已经讨论过的DatagramChannelBuilder类的bindChannel方法：
public class DatagramClient {
public static DatagramChannel startClient() throws IOException {
DatagramChannel client = DatagramChannelBuilder.bindChannel(null);
return client;
}
}
由于客户端不需要监听入站UDP数据包，因此我们在绑定通道时为地址提供了一个null值。
然后，让我们添加sendMessage方法以在服务器地址上发送数据报：
public static void sendMessage(DatagramChannel client, String msg, SocketAddress serverAddress) throws IOException {
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
client.send(buffer, serverAddress);
}
就是这样！现在我们准备好使用客户端发送消息了：
DatagramChannel client = startClient();
String msg = "Hello, this is a Tuyucheng's DatagramChannel based UDP client!";
InetSocketAddress serverAddress = new InetSocketAddress("localhost", 7001);
sendMessage(client, msg, serverAddress);
注意：因为我们已经将消息发送到localhost:7001地址，所以我们必须使用相同的地址启动我们的服务器。
5. 服务器
同样，让我们使用startServer方法创建DatagramServer类，以在localhost:7001地址上启动服务器：
public class DatagramServer {
public static DatagramChannel startServer() throws IOException {
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("localhost", 7001);
DatagramChannel server = DatagramChannelBuilder.bindChannel(address);
System.out.println("Server started at #" + address);
return server;
}
}
然后，让我们添加receiveMessage方法，该方法从客户端接收数据报、提取消息并打印它：
public static void receiveMessage(DatagramChannel server) throws IOException {
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
SocketAddress remoteAdd = server.receive(buffer);
String message = extractMessage(buffer);
System.out.println("Client at #" + remoteAdd + " sent: " + message);
}
此外，要从接收缓冲区中提取客户端消息，我们需要添加extractMessage方法：
private static String extractMessage(ByteBuffer buffer) {
buffer.flip();
byte[] bytes = new byte[buffer.remaining()];
buffer.get(bytes);
String msg = new String(bytes);
return msg;
}
在这里，我们在ByteBuffer实例上使用了flip方法，将其从读取I/O翻转为写入I/O。此外，flip方法将limit设置为当前位置并将position设置为0，以便我们从头开始读取。
现在，我们可以启动我们的服务器并接收来自客户端的消息：
DatagramChannel server = startServer();
receiveMessage(server);
因此，当服务器收到我们的消息时，打印输出将是：
Server started at #localhost/127.0.0.1:7001
Client at #/127.0.0.1:52580 sent: Hello, this is a Tuyucheng's DatagramChannel based UDP client!
6. DatagramChannelUnitTest
现在我们已经准备好了客户端和服务器，我们可以编写一个单元测试来验证端到端数据报(UDP数据包)的传递：
@Test
public void whenClientSendsAndServerReceivesUDPPacket_thenCorrect() throws IOException {
DatagramChannel server = DatagramServer.startServer();
DatagramChannel client = DatagramClient.startClient();
String msg1 = "Hello, this is a Tuyucheng's DatagramChannel based UDP client!";
String msg2 = "Hi again!, Are you there!";
InetSocketAddress serverAddress = new InetSocketAddress("localhost", 7001);
DatagramClient.sendMessage(client, msg1, serverAddress);
DatagramClient.sendMessage(client, msg2, serverAddress);
assertEquals("Hello, this is a Tuyucheng's DatagramChannel based UDP client!", DatagramServer.receiveMessage(server));
assertEquals("Hi again!, Are you there!", DatagramServer.receiveMessage(server));
}
首先，我们启动了绑定数据报通道的服务器以监听localhost:7001上的入站消息。然后，我们启动了客户端并发送了两条消息。
最后，我们在服务器上接收入站消息，并将它们与我们通过客户端发送的消息进行比较。
7. 其他方法
到目前为止，我们已经使用了DatagramChannel类提供的open、bind、send和receive等方法。现在，让我们快速浏览一下其他方便的方法。
7.1 configureBlocking
默认情况下，数据报通道是阻塞的。我们可以使用configureBlocking方法在传递false值时使通道非阻塞：
client.configureBlocking(false);
7.2 isConnected
isConnected方法返回数据报通道的状态-也就是说，它是连接的还是断开的。
7.3 socket
socket方法返回与数据报通道关联的DatagramSocket类的对象。
7.4 close
此外，我们可以通过调用DatagramChannel类的close方法来关闭通道。
8. 总结
在这个快速教程中，我们探讨了Java NIO的DatagramChannel类，它允许创建数据报通道来发送/接收UDP数据包。
首先，我们检查了一些方法，如open和bind，它们同时允许数据报通道监听入站UDP数据包。
然后，我们创建了一个客户端和一个服务器来探索使用DatagramChannel类的端到端UDP数据包传输。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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