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C# UDP 编程

介绍​

UDP（用户数据报协议）是一种无连接的网络协议，它允许应用程序在网络上发送和接收数据包。与 TCP 不同，UDP 不保证数据包的顺序或可靠性，但它具有低延迟和高效率的特点，适用于实时性要求较高的应用场景，如视频流、在线游戏等。

在 C# 中，System.Net.Sockets 命名空间提供了 UdpClient 类，用于简化 UDP 编程。本文将逐步介绍如何使用 UdpClient 进行 UDP 通信。

UDP 编程基础​

1. 创建 UDP 客户端​

首先，我们需要创建一个 UdpClient 实例。UdpClient 可以绑定到特定的本地端口，也可以不绑定端口。

csharp
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 创建 UdpClient 实例，绑定到本地端口 11000
        UdpClient udpClient = new UdpClient(11000);

        Console.WriteLine("UDP 客户端已启动，等待接收数据...");
    }
}

2. 发送数据​

使用 UdpClient 的 Send 方法可以向指定的远程主机发送数据。

csharp
// 远程主机的 IP 地址和端口
IPEndPoint remoteEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 11001);

// 要发送的数据
string message = "Hello, UDP!";
byte[] sendBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(message);

// 发送数据
udpClient.Send(sendBytes, sendBytes.Length, remoteEndPoint);

Console.WriteLine($"已发送消息: {message}");

3. 接收数据​

使用 UdpClient 的 Receive 方法可以接收来自远程主机的数据。

csharp
// 接收数据
IPEndPoint receiveEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
byte[] receiveBytes = udpClient.Receive(ref receiveEndPoint);

// 将接收到的字节数组转换为字符串
string receivedMessage = Encoding.UTF8.GetString(receiveBytes);

Console.WriteLine($"接收到来自 {receiveEndPoint} 的消息: {receivedMessage}");

实际案例：简单的 UDP 聊天程序​

下面是一个简单的 UDP 聊天程序示例，它允许两个用户通过 UDP 协议进行通信。

csharp
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task Main()
    {
        // 创建 UdpClient 实例，绑定到本地端口 11000
        UdpClient udpClient = new UdpClient(11000);

        // 远程主机的 IP 地址和端口
        IPEndPoint remoteEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 11001);

        // 启动接收任务
        var receiveTask = ReceiveMessagesAsync(udpClient);

        // 启动发送任务
        var sendTask = SendMessagesAsync(udpClient, remoteEndPoint);

        await Task.WhenAll(receiveTask, sendTask);
    }

    static async Task ReceiveMessagesAsync(UdpClient udpClient)
    {
        while (true)
        {
            // 接收数据
            IPEndPoint receiveEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
            byte[] receiveBytes = await udpClient.ReceiveAsync();
            string receivedMessage = Encoding.UTF8.GetString(receiveBytes.Buffer);

            Console.WriteLine($"接收到消息: {receivedMessage}");
        }
    }

    static async Task SendMessagesAsync(UdpClient udpClient, IPEndPoint remoteEndPoint)
    {
        while (true)
        {
            // 读取用户输入
            string message = Console.ReadLine();

            // 发送数据
            byte[] sendBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
            await udpClient.SendAsync(sendBytes, sendBytes.Length, remoteEndPoint);

            Console.WriteLine($"已发送消息: {message}");
        }
    }
}

运行结果​

假设你在本地运行了两个实例，一个绑定到端口 11000，另一个绑定到端口 11001。你可以在一个实例中输入消息，另一个实例将接收到该消息并显示在控制台上。

总结​

UDP 是一种简单而高效的网络协议，适用于对实时性要求较高的应用场景。通过 UdpClient 类，C# 开发者可以轻松实现 UDP 通信。本文介绍了如何创建 UDP 客户端、发送和接收数据，并通过一个简单的聊天程序展示了 UDP 的实际应用。

附加资源与练习​

提示

在实际开发中，UDP 通常用于实时性要求较高的场景，如在线游戏、视频流等。如果你需要可靠的数据传输，建议使用 TCP 协议。