Java UDP 程式設計實戰：從協定特性到 DatagramSocket 完整範例

UDP（User Datagram Protocol，使用者資料報協定）位於傳輸層，是無連線、不可靠、無序的傳輸協定。雖缺乏可靠性保證，但因低延遲、低開銷特性，廣泛應用於即時音視訊、遊戲、即時通訊等容忍丟包的場景。本文詳細解析 Java java.net 套件下的 UDP 核心類別與完整收發範例。

核心類別架構

InetAddress：IP 位址封裝

• getLocalHost()：取得本機位址
• getByName(String host)：解析主機名/網域名為位址
• getAllByName(String host)：取得所有解析位址陣列

DatagramSocket：收發端點

建構子：

• DatagramSocket()：客戶端常用，繫結臨時埠
• DatagramSocket(int port)：伺服端固定監聽埠
• DatagramSocket(int port, InetAddress localAddr)：多網卡主機指定繫結介面

核心方法：

• receive(DatagramPacket p)：阻塞接收資料報
• send(DatagramPacket p)：發送資料報
• setSoTimeout(int ms)：設定接收逾時（毫秒）
• close()：釋放資源，建議在 finally 中呼叫

注意： 埠號衝突會拋出 SocketException，必須捕獲處理。

DatagramPacket：資料報封裝

封裝位元組陣列、目標位址、埠號。最大資料負載 65,507 位元組（IP 協定限制），實務建議 ≤ 8KB 相容性最佳。

常用建構子：

• 發送端：new DatagramPacket(buf, length, address, port)
• 接收端：new DatagramPacket(buf, length)

關鍵方法： getData() 取得原始位元組陣列。

完整收發範例

伺服端（接收）

public class UdpServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(12345); // 監聽 12345 埠
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

        System.out.println("UDP Server started on port 12345...");
        while (true) {
            socket.receive(packet); // 阻塞等待
            String received = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength(), "UTF-8");
            System.out.printf("From %s:%d - %s%n",
                packet.getAddress().getHostAddress(),
                packet.getPort(),
                received);
        }
    }
}

客戶端（發送）

public class UdpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        InetAddress target = InetAddress.getByName("localhost"); // 目標位址
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(); // 隨機埠發送
        String message = "Hello, UDP Server!";
        byte[] buffer = message.getBytes("UTF-8");

        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, target, 12345);
        socket.send(packet);
        System.out.println("Message sent to " + target.getHostAddress() + ":12345");
        socket.close();
    }
}

實務考量與最佳實踐

• 封包大小： 乙太網路 MTU 通常 1500 位元組，扣除 IP/UDP 頭部建議應用層資料 ≤ 1472 位元組避免分片。
• 可靠性補強： 應用層實作序號、ACK、重傳、檢查和（如 QUIC 協定思路）。
• 多執行緒： 高併發伺服端建議使用執行緒池處理 receive 後的業務邏輯。
• 資源管理： 善用 try-with-resources 確保 DatagramSocket 正確關閉。

掌握 UDP 程式設計，是構建高效能即時網路應用的關鍵技能。