netty系列之:使用UDP協定

簡介

在之前的系列文章中，我們到了使用netty做聊天伺服器，聊天伺服器使用的SocketChannel，也就是說底層的協定使用的是Scoket。今天我們将會給大家介紹如何在netty中使用UDP協定。

UDP協定

UDP（ User Datagram Protocol )，也叫使用者資料報協定。

UDP 的主要功能和亮點并不在于它引入了什麼特性，而在于它忽略的那些特性：不保證消息傳遞，不保證傳遞順序，不跟蹤連接配接狀态，不需要擁塞控制。

我們來看一下UDP的資料包：

UDP是一種無連接配接的協定，發送者隻管發送資料包即可，并不負責處理和保證資料是否成功發送，資料是否被處理完成等。它的唯一作用就是發送。

在JDK中表示UDP的有一個專門的類叫做：java.net.DatagramPacket,在NIO中還有一個java.nio.channels.DatagramChannel,專門負責處理UDP的channel。

這裡我們要将的是netty，netty中對于UDP協定也有上面的兩個類，名字雖然是一樣的，但是對應的包不同。他們分别是：

io.netty.channel.socket.DatagramPacket 和 io.netty.channel.socket.DatagramChannel，當然netty中的這兩個類是對JDK自帶類的增強。

先看一下netty中DatagramPacket的定義：

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

DatagramPacket類實作了ByteBufHolder接口，表示它裡面存放的是ByteBuf。然後他又繼承自DefaultAddressedEnvelope，這個類是對位址的封裝，其中ByteBuf表示傳遞消息的類型，InetSocketAddress表示目标的位址，它是一個IP位址+端口号的封裝。

從上面的UDP協定我們知道，UDP隻需要知道目标位址和對應的消息即可，是以DatagramPacket中包含的資料已經夠用了。

DatagramChannel是用來傳遞DatagramPacket的，因為DatagramChannel是一個接口，是以一般使用NioDatagramChannel作為真正使用的類。

String和ByteBuf的轉換

之前我們講到過，netty中的channel隻接受ByteBuf資料類型，如果直接寫入String會報錯，之前的系列文章中，我們講過兩種處理方法，第一種是使用ObjectEncoder和ObjectDecoder在寫入ByteBuf之前，對對象進行序列化，這一種不僅适合String，也适合Object對象。

第二種是使用StringEncoder和StringDecoder專門處理String的encode和decode，這種處理隻能處理String的轉換，對Object無效。

如果你不想使用這些encoder和decoder還可以直接使用ByteBuf和String進行轉換。

比如要将String寫入ByteBuf可以調用Unpooled.copiedBuffer的指令如下：

Unpooled.copiedBuffer("開始廣播", CharsetUtil.UTF_8)
           

将ByteBuf轉換成為String則可以調用：

byteBuf.toString(CharsetUtil.UTF_8)
           

建構DatagramPacket

DatagramPacket總共可以接受三個參數，分别是要發送的資料data,要接收資料包的位址和要發送資料包的位址。

這裡我們并不關心發送資料包的位址，那麼隻需要兩個參數即可，對于用戶端來說，我們發送一個”開始廣播“的消息給伺服器端，告訴伺服器端可以向客戶發送回複消息了，如下所示：

new DatagramPacket(
                    Unpooled.copiedBuffer("開始廣播", CharsetUtil.UTF_8),
                    SocketUtils.socketAddress("255.255.255.255", PORT))
           

上我們使用SocketUtils.socketAddress建立了一個特殊的位址，255.255.255.255是一個特殊的廣播位址，意味着所有的主機，因為我們的用戶端并不知道伺服器的位址，是以使用255.255.255.255來廣播。

建構好的DatagramPacket，裡面有一個sender()方法，可以用來擷取用戶端的位址，是以在伺服器端可以這樣建構要發送的packge：

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

啟動用戶端和伺服器

UDP的用戶端和伺服器啟動和socket稍微有所不同，如果是socket，那麼使用的channel是NioSocketChannel，如果是UDP，則使用的是NioDatagramChannel。如下是伺服器端啟動的代碼：

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，這裡我們需要設定ChannelOption.SO_BROADCAST為true，因為UDP是以廣播的形式發送消息的。

用戶端的實作和socket稍微有所不同，下面是用戶端的啟動實作：

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();
           

對于UDP來說，并不存在位址綁定一說，是以上Bootstrap調用bind(0)。

總結

本文講解了netty中UDP協定的實作，UDP相較于Socket連接配接而言更加簡單。

本文的例子可以參考：learn-netty4