王者荣耀使用的UDP通信，十几年编程没用过的协议

缘起

最近在查阅moba相关的资料时，看到了一篇王者荣耀的研发同学的技术分享，从文章中了解到王者荣耀的通信方式是UDP通信，回想到整个职业生涯，貌似并没有用过，今天特地整理下。

udp技术细节

udp协议

UDP协议叫做用户数据报协议（User Datagram Protocol），UDP协议是一种无需建立连接的、不可靠的、面向数据报的传输层通信协议。

简单理解：UPD就是邮箱模式的协议

udp 数据格式

用户数据报 UDP 有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段有 8 个字节，由 4 个字段组成，每个字段都是两个字节。

• 源端口：源端口号。在需要对方回信时选用。不需要时可用全0
• 目的端口：目的端口号。这在终点交付报文时必须使用
• 长度：UDP用户数据报的长度，其最小值是8（UDP 首部+UDP 用户数据报的数据部分）
• 检验和：检测UDP用户数据报在传输中是否有错。有错就丢弃

udp 特点

• udp 是无连接的，不需要建立连接
• udp 是面向报文的,报文可以理解为邮件，邮件中有发送信息和目标信息
• 相比TCP速度更快，因为没有一些控制协议
• 不能保证分组的先后顺序，例如发送数据的顺序为A、B、C，但是接收到的数据顺序却为：A、C、B。产生这个问题的原因在于，每个数据报走的路由并不一样，有的路由顺畅，有的却拥塞，这导致每个数据报到达目的地的顺序就不一样了。UDP协议并不保证数据报的按序接收。
• udp 没有流量控制，UDP接收数据时直接将数据放进缓冲区内，如果用户没有及时将缓冲区的内容复制出来放好的话，后面的到来的数据会接着往缓冲区放，当缓冲区满时，后来的到的数据就会覆盖先来的数据而造成数据丢失（因为内核使用的UDP缓冲区是环形缓冲区）。因此，一旦发送方在某个时间点爆发性发送消息，接收方将因为来不及接收而发生信息丢失。

udp和tcp对比

一些问题解决方案

• 分组乱序

在包中增加seq，然后接收端增加缓存，保证顺序

• udp流量控制

增大UDP缓冲区，使得接收方的接收能力大于发送方的发送能力。

Java代码实现udp编程

服务端代码

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

/**
 * @date 2024/3/20 15:27
 */
public class UdpServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("服务器等待接收消息...");

        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        byte[] data = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length);
        //阻塞等待数据到来
        socket.receive(packet);

        int length = packet.getLength();
        data = packet.getData();
        String msg = new String(data, 0, length);
        System.out.println(packet.getSocketAddress());
        System.out.println(msg);
        String returnMsg = "from 香菜";
        data = returnMsg.getBytes();
        packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9998);
        socket.send(packet);

        socket.close();
    }
}

客户端代码

/**
 * @date 2024/3/20 15:27
 */
public class UdpClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("请输入您的消息:");

        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String msg = sc.next();
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);
        byte[] data = msg.getBytes();
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, 0, data.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9999);
        socket.send(packet);

        data = new byte[1024];
        packet = new DatagramPacket(data, data.length);
        socket.receive(packet);
        int length = packet.getLength();
        data = packet.getData();
        SocketAddress socketAddress = packet.getSocketAddress();
        System.out.println(socketAddress.toString());
        System.out.println(new String(data, 0, length));

    }
}

说明：上面先启动server，然后再启动客户端，然后在客户端控制台随便输入一些文字，可以看到打印

总结

udp就协议上来说要比tcp轻量级，编程上也简单了许多。

可以把整个架构理解为一个邮件系统，而且就协议来说各个节点的角色是一样的，主要看设计者的逻辑写在哪里。

对于任何一个节点来说，监听一个端口，相当于在门口放了一个邮箱。

调试工具的使用

开发中手动创建客户端和服务器来说虽然不难，但是一般在分开调试的时候一般会使用工具。
我这里使用的事NetAssist.exe

总结

整个程序是非常简单的，主要是复习下UDP的编程。

一般的游戏服务器大部分使用TCP，长连接，稳定

在常规的开发中几乎不使用udp，在游戏开发中也就仅仅moba的游戏中看到，原因不外乎，效率高，可以丢失一定的包。