Qt基于UDP的网络广播程序

        用户数据报协议(User Data Protocol，UDP)是一种简单轻量级、不可靠、面向数据报、无连接的传输层协议，可以应用在可靠性不是十分重要的场合，如短消息、广播信息等。

        适合应用的情况有一下几种：

• 网络数据大多为短消息；
• 拥有大量客户端；
• 对数据安全性无特殊要求；
• 网络负担非常重，但对响应速度要求高。

一、UDP协议工作原理

        如图所示，UDP客户端向UDP服务器发送一定长度的请求报文，报文大小的限制与各系统的协议实现有关，但不得超过其下层IP协议规定的64KB；UDP服务器同样以报文形式作出响应。如果服务器未收到此请求，客户端不会进行重发，因此报文的传输是不可靠的。

二、UDP编程模型

        下面介绍基于UDP协议的经典编程模型，程序编写的通用流程如图所示。

         可以看出，在UDP方式下客户端并不与服务器建立连接，它只负责调用发送函数向服务器发出数据报。类似地，服务器也不从客户端接收连接，只负责调用接收函数，等待来自某客户端的数据到达。

        Qt中通过QUdpSocket类实现UDP协议的编程。接下来通过一个实例，介绍如何实现基于UDP协议的广播应用，它由UDP服务器和UDP客户端两部分组成。

三、UDP服务器编程实例

1. 工程文件

   QT += network

2. 头文件

   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   
   class UdpServer : public QDialog
   {
       Q_OBJECT
   
   public:
       UdpServer(QWidget *parent = 0,Qt::WindowFlags f=0);
       ~UdpServer();
   
   public slots:
       void StartBtnClicked();
       void timeout();
   
   private:
       QLabel *TimerLabel;
       QLineEdit *TextLineEdit;
       QPushButton *StartBtn;
       QVBoxLayout *mainLayout;
   
       int port;
       bool isStarted;
       QUdpSocket *udpSocket;
       QTimer *timer;
   };
   

3. 源文件

   #include "udpserver.h"
   
   UdpServer::UdpServer(QWidget *parent,Qt::WindowFlags f)
       : QDialog(parent,f)
   {
       setWindowTitle(tr("UDP Server"));
   
       TimerLabel = new QLabel(tr("计时器:"),this);
       TextLineEdit = new QLineEdit(this);
       StartBtn = new QPushButton(tr("开始"),this);
       mainLayout = new QVBoxLayout(this);
       mainLayout->addWidget(TimerLabel);
       mainLayout->addWidget(TextLineEdit);
       mainLayout->addWidget(StartBtn);
   
       port = 5555;
       isStarted = false;
       udpSocket = new QUdpSocket(this);
       timer = new QTimer(this);
       connect(StartBtn,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(StartBtnClicked()));
       connect(timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(timeout()));
   }
   
   UdpServer::~UdpServer()
   {
   }
   
   void UdpServer::StartBtnClicked()
   {
       if(!isStarted)
       {
           StartBtn->setText(tr("停止"));
           timer->start(1000);
           isStarted = true;
       }
       else
       {
           StartBtn->setText(tr("开始"));
           isStarted = false;
           timer->stop();
       }
   }
   
   void UdpServer::timeout()
   {
       QString msg = TextLineEdit->text();
       int length = 0;
       if(msg=="") return;
       QByteArray sendBuff = msg.toUtf8();
       length=udpSocket->writeDatagram(sendBuff,sendBuff.length(), QHostAddress::Broadcast,port);
       if(length !=msg.length()) return;
   }
   

其中，

• setWindowTitle(tr("UDP Server"))：设置窗体的标题。
• TimerLabel = new QLabel(tr("计时器: "),this)到mainLayout->addWidget(StartBtn)这段代码：初始化了各个控件并设置布局。
• port =5555：设置UDP的端口号参数，服务器定时向此端口发送广播信息。
• timer = new QTimer(this)：创建一个QUdpSocket。
• connect(timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(timeout()))：定时发送广播信息。
• QHostAddress::Broadcast：指定向广播地址发送。

注意：发送消息时需要转成UTF-8，否则发送中文字符时客户端会受到乱码！

四、UDP客户端编程实例

1. 工程文件

   QT += network

2. 头文件

   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   
   class UdpClient : public QDialog
   {
       Q_OBJECT
   
   public:
       UdpClient(QWidget *parent = 0,Qt::WindowFlags f=0);
       ~UdpClient();
   
   public slots:
       void CloseBtnClicked();
       void dateReceived();
   
   private:
       QTextEdit *ReceiveTextEdit;
       QPushButton *CloseBtn;
       QVBoxLayout *mainLayout;
   
       int port;
       QUdpSocket *udpSocket;
   };
   

3. 源文件

   #include "udpclient.h"
   
   UdpClient::UdpClient(QWidget *parent,Qt::WindowFlags f)
       : QDialog(parent,f)
   {
       setWindowTitle(tr("UDP Client"));
   
       ReceiveTextEdit = new QTextEdit(this);
       CloseBtn = new QPushButton(tr("close"),this);
       mainLayout = new QVBoxLayout(this);
       mainLayout->addWidget(ReceiveTextEdit);
       mainLayout->addWidget(CloseBtn);
   
       port = 5555;
       udpSocket = new QUdpSocket(this);
       connect(CloseBtn,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(CloseBtnClicked()));
       connect(udpSocket,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(dateReceived()));
   
       bool result = udpSocket->bind(port);
       if(!result)
       {
           QMessageBox::information(this,tr("error"),tr("udp socket create error!"));
           return;
       }
   }
   
   UdpClient::~UdpClient()
   {
   }
   
   void UdpClient::CloseBtnClicked()
   {
       close();
   }
   
   void UdpClient::dateReceived()
   {
       while (udpSocket->hasPendingDatagrams())
       {
           QByteArray datagram;
           datagram.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());
   
           udpSocket->readDatagram(datagram.data(),datagram.size());
           QString msg = QString::fromUtf8(datagram.data());
           ReceiveTextEdit->insertPlainText(msg);
       }
   }

其中，

• setWindowTitle(tr("UDPClient"'))：设置窗体的标题。
• ReceiveTextEdit = new QTextEdit(this)到 mainLayout->addWidget(CloseBtn)这段代码：初始化各个控件并设置布局。
• port =5555：设置UDP的端口号参数，指定在此端口上监听数据。
• udpSocket = new QUdpSocket(this)：创建一个QUdpSocket。
• connect(udpSocket,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(dateReceived())) ：连接QIODevice的readyRead()信号。QUdpSocket 也是一个IO设备，从QIODevice继承而来，当有数据到达I/O设备时，发出readyRead()信号。
• bool result=udpSocket->bind(port)：绑定到指定的端口上。
• while(udpSocket->hasPendingDatagrams())：判断UdpSocket中是否有数据报可读，hasPendingDatagrams()方法在至少有一个数据报可读时返回true，否则返回false。
• QByteArray datagram到udpSocket->readDatagram(datagram.data(),datagram.size())这段代码：实现了读取第一个数据报，pendingDatagramSize()可以获得第一个数据报的长度。
• ReceiveTextEdit->insertPlainText(msg)：显示数据内容。

最终效果