前段時間專案組接了一個研究所專案，移動端這邊需要做一個UDP接收報文的程式APP，其中還涉及到多頁面之間收發報文、動態修改地址、埠號等等。原本編寫這個收發程式並不難，步驟也比較固定，在網上找了相關例子進行二次開發，可是發現UDP報文接收不到，這其中還是隱藏著某些坑，僅以此篇文章來總結其奧妙精髓。

一. DatagramSocket收發報文相關知識點

此節將講解資料報通訊的原理，即不需要面向連線的通訊方式，資料報通訊方式採用的是UDP（User Datagram Protocol）協議，這裡同TCP作比較再次介紹。（對相關知識不熟悉者，可先看此篇部落格稍作了解： http://blog.csdn.net/itermeng/article/details/72970099

1. UDP與TCP學習

• UDP（User Datagram Protocol）
  非面向連線的提供不可靠的資料包式的資料傳輸協議。類似於從郵局傳送信件的過程，傳送信件是通過郵局系統一站一站進行傳遞，中間也有可能丟失。Java中有些類是基於UDP協議來進行網路通訊的，有DatagramPacket、DatagramSocket、MulticastSocket等類。

• TCP（Transport Control Protocol）
  面向連線的能夠提供可靠的流式資料傳輸的協議。類似於打電話的過程，在撥完電話後兩者之間會先建立連線，為了更好的通話，確保通話連線後兩者開始互相傳輸資訊。相對應的類有URL、URLConnection Socket、ServerSocket等

  UDP 與 TCP的區別

• TCP有建立時間，UDP無

• UDP傳輸有大小限制，每一個數據報需在64K以內
• TCP常見應用：Telnet遠端登入、Ftp檔案傳輸
• UDP常見應用：ping指令，用來檢測網路上某臺伺服器是否還在提供服務。

2. DatagramSocket學習

（1）定義概念

此類表示用來發送和接收資料報包的套接字。

資料報套接字是包投遞服務的傳送或接收點。每個在資料報套接字上傳送或接收的包都是單獨編址和路由的。從一臺機器傳送到另一臺機器的多個包可能選擇不同的路由，也可能按不同的順序到達。

在 DatagramSocket 上總是啟用 UDP 廣播發送。為了接收廣播包，應該將 DatagramSocket 繫結到萬用字元地址。在某些實現中，將 DatagramSocket 繫結到一個更加具體的地址時廣播包也可以被接收。

（2）建構函式總結

（3）重要方法摘要

3. InetAddress學習

（1）定義概念

此類表示網際網路協議 (IP) 地址。

IP 地址是 IP 使用的 32 位或 128 位無符號數字，它是一種低階協議，UDP 和 TCP 協議都是在它的基礎上構建的。InetAddress 的例項包含 IP 地址，還可能包含相應的主機名（取決於它是否用主機名構造或者是否已執行反向主機名解析）。

（2）建立方法
注意，建立此類事通過類方法而獲取，並非構造方法。

4. DatagramPacket學習

（1）定義概念

此類表示資料報包。

資料報包用來實現無連線包投遞服務。每條報文僅根據該包中包含的資訊從一臺機器路由到另一臺機器。從一臺機器傳送到另一臺機器的多個包可能選擇不同的路由，也可能按不同的順序到達。不對包投遞做出保證。

（2）構造方法

二. 傳送、接收UDP報文步驟講解

在此程式中，將UDP報文的傳送、接收操作分別寫入到兩個執行緒中，根據具體需求進行呼叫。

1. 資料報傳送 解析

以下步驟都在傳送執行緒內，需要注意的是傳送UDP報文邏輯單一，順序執行完畢執行緒即可結束，不涉及到後臺等待的需求，所以執行完後即可關閉套接字連線。

傳送步驟

• 構造DatagramSocket物件
• 根據傳送IP 來建立InetAddress物件
• 根據InetAddress物件、傳送埠號、傳送資料 來建立傳送的DatagramPacket資料包物件
• 呼叫DatagramSocket物件的send(datagramPacket) 方法，傳送UDP報文
• 呼叫DatagramSocket物件的close() 關閉套接字連線

對應以上步驟，程式碼展示（僅為部分重要程式碼）：

    Byte[] buf="hello android! ".getBytes();
    DatagramSocket sendSocket = new DatagramSocket();
    InetAddress serverAddr = InetAddress.getByName(SEND_IP);
    DatagramPacket outPacket = new DatagramPacket(buf, buf.length,serverAddr, SEND_PORT);
    sendSocket.send(outPacket);
    sendSocket.close();

2. 資料報接收 解析

原理
以下步驟都在接收執行緒內，同傳送執行緒大致相同，但需要注意這兩者本質的區別：傳送執行緒裡的邏輯執行一遍即可結束，但是接收執行緒需要在後臺待定等待接收UDP報文，不可執行一遍就結束！相當於在一個介面中，可多次建立傳送執行緒用來發送報文，但是接收執行緒只需在介面初始化時建立，從而一直監聽報文接收（若重新進入介面，邏輯如上）。

所以，在接收執行緒內部需要用到迴圈，在迴圈內部呼叫套接字物件的receive() 方法來接收UDP報文。注意套接字物件的連線關閉，傳送執行緒中單一的邏輯，執行完傳送過程即可關閉連線，但是在接收執行緒中使用了迴圈，所以需要用一個全域性標識量來控制迴圈，若介面退出或銷燬則將標示值置為false，這樣接收執行緒即可結束，再關閉套接字連線。

接收步驟

• 需要根據接收埠號 構造DatagramSocket物件
• 建立傳送的DatagramPacket資料包物件
• 呼叫DatagramSocket物件的receive(datagramPacket) 方法，接收UDP報文

對應以上步驟，程式碼展示（僅為部分重要程式碼）：

    DatagramSocket receiveSocket = new DatagramSocket(RECEIVE_PORT);

    while(listenStatus){
         byte[] inBuf= new byte[1024];
         DatagramPacket inPacket=new DatagramPacket(inBuf,inBuf.length);
         receiveSocket.receive(inPacket);                                           i        if(!inPacket.getAddress().equals(serverAddr)){
             throw new IOException("未知名的報文");
          }

         receiveInfo = inPacket.getData();
         receiveHandler.sendEmptyMessage(1);
     }

三. 介面收發UDP報文完整程式碼

public class TextActivity extends AppCompatActivity{
    /*
    *   Data
    * */
    private final static String SEND_IP = "27.18.140.100";  //傳送IP
    private final static int SEND_PORT = 8989;               //傳送埠號
    private final static int RECEIVE_PORT = 8080;            //接收埠號

    private boolean listenStatus = true;  //接收執行緒的迴圈標識
    private byte[] receiveInfo;     //接收報文資訊
    private byte[] buf;

    private DatagramSocket receiveSocket;
    private DatagramSocket sendSocket;
    private InetAddress serverAddr;
    private SendHandler sendHandler = new SendHandler();
    private ReceiveHandler receiveHandler = new ReceiveHandler();

    /*
    *   UI
    * */
    private TextView tvMessage;
    private Button btnSendUDP;

    class ReceiveHandler extends Handler{
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            tvMessage.setText("接收到資料了" + receiveInfo.toString());
            Toast.makeText(TextActivity.this, "接收到資料了", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    }

    class SendHandler extends Handler{
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            tvMessage.setText("UDP報文傳送成功");
            Toast.makeText(TextActivity.this, "成功傳送", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    }

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_text);

        btnSendUDP = (Button) findViewById(R.id.btn_send);
        tvMessage = (TextView) findViewById(R.id.tv_show);

        btnSendUDP.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                //點選按鈕則傳送UDP報文
                new UdpSendThread().start();
            }
        });

        //進入Activity時開啟接收報文執行緒
        new UdpReceiveThread().start();
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        //停止接收執行緒，關閉套接字連線
        listenStatus = false;
        receiveSocket.close();
    }

    /*
     *   UDP資料傳送執行緒
     * */
    public class UdpSendThread extends Thread
    {
        @Override
        public void run()
        {
            try
            {
                buf="i am an android developer, hello android! ".getBytes();

                // 建立DatagramSocket物件，使用隨機埠
                sendSocket = new DatagramSocket();
                serverAddr = InetAddress.getByName(SEND_IP);

                DatagramPacket outPacket = new DatagramPacket(buf, buf.length,serverAddr, SEND_PORT);
                sendSocket.send(outPacket);

                sendSocket.close();
                sendHandler.sendEmptyMessage(1);

            } catch (Exception e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /*
    *   UDP資料接收執行緒
    * */
    public class UdpReceiveThread extends Thread
    {
        @Override
        public void run()
        {
            try
            {

                sendSocket = new DatagramSocket(RECEIVE_PORT);
                serverAddr = InetAddress.getByName(SEND_IP);

                while(listenStatus)
                {
                    byte[] inBuf= new byte[1024];
                    DatagramPacket inPacket=new DatagramPacket(inBuf,inBuf.length);
                    sendSocket.receive(inPacket);

                    if(!inPacket.getAddress().equals(serverAddr)){
                        throw new IOException("未知名的報文");
                    }

                    receiveInfo = inPacket.getData();
                    receiveHandler.sendEmptyMessage(1);
                }
            } catch (Exception e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }


}

四. 優雅解決UDP報文接收不到問題

以上程式碼已經可以實現傳送、接收UDP報文了，至少我自測是沒有問題的，是修改好的版本。一開始我實在網上找的版本進行二次修改的，只是那程式碼有些小缺陷，導致有時候接收UDP報文有問題，前2個原因是根據此次工作發現並解決了此問題，如果前兩點未解決，第三點是另一種嘗試。

1. 傳送與接收DatagramSocket需不同

此點很重要，之前在網上找的例子就將接收、傳送執行緒中的DatagramSocket共用同一個全域性變數，這會直接導致應用程式無法接收到UDP報文！

首先接收、傳送UDP的邏輯分別在兩個不同的執行緒中的run() 方法裡，根據執行緒的啟動去呼叫它們。注意兩個執行緒存在的生命週期：

• 接收執行緒 在一個介面中（不退出介面的情況下）只會被建立並啟動一次，即執行緒一直存在於後臺等待接收UDP報文，此時它的DatagramSocket物件也是要一直存在的；

• 傳送執行緒 在需要的情況下會多次被重複建立並啟動，它的每次啟動都會去建立DatagramSocket物件，傳送完報文後會立即關閉掉DatagramSocket的連線。

若兩個執行緒共用一個DatagramSocket物件，接收執行緒開啟後，DatagramSocket物件存在於後臺，此時傳送一次報文後，DatagramSocket物件會被關閉連線，這樣應用程式就無法再接收到UDP報文了。所以，這兩個執行緒的DatagramSocket物件需獨立不相同！

2. 退出介面需關閉接收Socket連線

在理解了上一點後，在不退出介面的情況下應用程式可以很好的收發UDP報文，再思考全面一點。考慮使用者在使用中退出介面又重新回到介面，重點還是放在DatagramSocket物件上，一般出錯大多是出在這個上面。

• 傳送執行緒執行完邏輯後會關閉DatagramSocket連線，執行緒結束。

• 可是接收執行緒是一直執行在後臺，除非迴圈標識量置為False，接收執行緒才會結束。

如果不對接收執行緒中的DatagramSocket物件進行處理，在退出介面又重新回到介面時，接收執行緒會被重新建立，之前建立的DatagramSocket物件連線未關閉，此時再重新建立，便會出現異常，導致應用程式無法接收到UDP報文。異常如下：

java.net.BindException: bind failed: EADDRINUSE (Address already in use)

很明顯，顯示地址被佔用。所以介面退出時應對接收執行緒的回收及Socket物件的連線關閉，修改程式碼如下：

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        //停止接收執行緒，關閉套接字連線
        listenStatus = false;
        receiveSocket.close();
    }

3. Rom關閉了手機接收UDP報功能

我的程式在修改完以上後基本沒有出什麼問題了，但是這點原因在網上出現的概率很大，遂一起寫進來，為讀者拓展思維。有的手機不能直接接收UDP包，可能是手機廠商在定製Rom的時候把這個功能給關掉了，解決辦法如下：

（1）可先在oncreate()方法裡面例項化一個WifiManager.MulticastLock 物件lock；具體如下：

WifiManager manager = (WifiManager) this
                .getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
WifiManager.MulticastLock lock= manager.createMulticastLock("test wifi");

（2）在呼叫廣播發送、接收報文之前先呼叫lock.acquire()方法；
（3）用完之後及時呼叫lock.release()釋放資源，否決多次呼叫lock.acquire()方法，程式可能會崩，詳情請見

Caused by: java.lang.UnsupportedOperationException: Exceeded maximum number of wifi locks

注：記得在配置檔案裡面新增如下許可權：

<uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_WIFI_MULTICAST_STATE" />

經過這樣處理後，多數手機都能正常傳送接收到廣播報文。

五. 測試環境建議

關於這個測試環境，我是藉助手機和電腦來完成的，可能大多數人用的是 Wireshark 軟體來測試UDP報文收發，但是對於新手而言需要學習一會，這裡推薦一個上手難度為0的測試軟體：網路除錯助手NetAsssist，資源在最後。

用法
將手機和電腦連線在同一區域網下，我這裡是將兩者全部連線校園Wifi，然後開啟電腦軟體，上面自動顯示電腦分配的IP，檢視手機連線Wifi高階設定獲取手機分配IP。選擇好網路除錯助手軟體的協議型別和埠號，手機可傳送報文到電腦上，在電腦網路除錯助手軟體上填寫好“手機IP:接收埠號”，點擊發送按鈕，手機即可接收到電腦傳送的UDP報文。

軟體使用截圖：

程式應用測試截圖：

最後說明一下，關於所做的專案需求略微複雜，但是應用程式的骨幹精華就是第三小節的那些程式碼，而一些坑及需要注意的問題在第四點提及，這次接觸UDP報文，著實是邊學邊摸索，總算從坑裡爬了出來，可能我所記錄的並不詳細或者有誤，虛心請教~

希望對你們有幫助：）