Java Socket编程
Socket编程
一、网络基础知识（参考计算机网络）
关于计算机网络部分可以参考相关博客：
《TCP/IP协议栈及OSI参考模型详解》
1、两台计算机间进行通讯需要以下三个条件：
IP地址、协议、端口号
2、TCP/IP协议：
是目前世界上应用最为广泛的协议，是以TCP和IP为基础的不同层次上多个协议的集合，也成TCP/IP协议族、或TCP/IP协议栈
TCP：Transmission Control Protocol 传输控制协议
IP：Internet Protocol 互联网协议
3、TCP/IP五层模型
应用层：HTTP、FTP、SMTP、Telnet等
传输层：TCP/IP
网络层：
数据链路层：
物理层：网线、双绞线、网卡等
4、IP地址
为实现网络中不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有一个唯一的标识---IP地址。
32位二进制
5、端口
区分一台主机的多个不同应用程序，端口号范围为0-65535，其中0-1023位为系统保留。
如：HTTP：80 FTP：21 Telnet：23
IP地址+端口号组成了所谓的Socket，Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的终结点，是TCP和UDP的基础
6、Socket套接字：
网络上具有唯一标识的IP地址和端口组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。
Socket原理机制：
通信的两端都有Socket
网络通信其实就是Socket间的通信
数据在两个Socket间通过IO传输
7、Java中的网络支持
针对网络通信的不同层次，Java提供了不同的API，其提供的网络功能有四大类：
InetAddress:用于标识网络上的硬件资源，主要是IP地址
URL：统一资源定位符，通过URL可以直接读取或写入网络上的数据
Sockets：使用TCP协议实现的网络通信Socket相关的类
Datagram:使用UDP协议，将数据保存在用户数据报中，通过网络进行通信。
二、InetAddress
InetAddress类用于标识网络上的硬件资源，标识互联网协议(IP)地址。
该类没有构造方法
//获取本机的InetAddress实例 InetAddress address =InetAddress.getLocalHost(); address.getHostName();//获取计算机名 address.getHostAddress();//获取IP地址 byte[] bytes = address.getAddress();//获取字节数组形式的IP地址,以点分隔的四部分 //获取其他主机的InetAddress实例 InetAddress address2 =InetAddress.getByName("其他主机名"); InetAddress address3 =InetAddress.getByName("IP地址");
三、URL类
1、URL(Uniform Resource Locator)统一资源定位符，表示Internet上某一资源的地址，协议名：资源名称
//创建一个URL的实例 URL baidu =new URL("http://www.baidu.com"); URL url =new URL(baidu,"/index.html?username=tom#test");//？表示参数，#表示锚点 url.getProtocol();//获取协议 url.getHost();//获取主机 url.getPort();//如果没有指定端口号，根据协议不同使用默认端口。此时getPort()方法的返回值为 -1 url.getPath();//获取文件路径 url.getFile();//文件名，包括文件路径+参数 url.getRef();//相对路径，就是锚点，即#号后面的内容 url.getQuery();//查询字符串，即参数
2、使用URL读取网页内容
通过URL对象的openStream()方法可以得到指定资源的输入流，通过流能够读取或访问网页上的资源
//使用URL读取网页内容 //创建一个URL实例 URL url =new URL("http://www.baidu.com"); InputStream is = url.openStream();//通过openStream方法获取资源的字节输入流 InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is,"UTF-8");//将字节输入流转换为字符输入流,如果不指定编码，中文可能会出现乱码 BufferedReader br =newBufferedReader(isr);//为字符输入流添加缓冲，提高读取效率 String data = br.readLine();//读取数据 while(data!=null){ System.out.println(data);//输出数据 data = br.readerLine(); } br.close(); isr.colose(); is.close();
四、TCP编程
1、TCP协议是面向连接的、可靠的、有序的、以字节流的方式发送数据，通过三次握手方式建立连接，形成传输数据的通道，在连接中进行大量数据的传输，效率会稍低
2、Java中基于TCP协议实现网络通信的类
客户端的Socket类
服务器端的ServerSocket类
3、Socket通信的步骤
① 创建ServerSocket和Socket
② 打开连接到Socket的输入/输出流
③ 按照协议对Socket进行读/写操作
④ 关闭输入输出流、关闭Socket
4、服务器端：
① 创建ServerSocket对象，绑定监听端口
② 通过accept()方法监听客户端请求
③ 连接建立后，通过输入流读取客户端发送的请求信息
④ 通过输出流向客户端发送乡音信息
⑤ 关闭相关资源
/** * 基于TCP协议的Socket通信，实现用户登录，服务端 */ //1、创建一个服务器端Socket，即ServerSocket，指定绑定的端口，并监听此端口 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);//1024-65535的某个端口 //2、调用accept()方法开始监听，等待客户端的连接 Socket socket = serverSocket.accept(); //3、获取输入流，并读取客户端信息 InputStream is = socket.getInputStream(); InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is); BufferedReader br =newBufferedReader(isr); String info =null; while((info=br.readLine())!=null){ System.out.println("我是服务器，客户端说："+info)； } socket.shutdownInput();//关闭输入流 //4、获取输出流，响应客户端的请求 OutputStream os = socket.getOutputStream(); PrintWriter pw = new PrintWriter(os); pw.write("欢迎您！"); pw.flush(); //5、关闭资源 pw.close(); os.close(); br.close(); isr.close(); is.close(); socket.close(); serverSocket.close();
5、客户端
① 创建Socket对象，指明需要连接的服务器的地址和端口号
② 连接建立后，通过输出流想服务器端发送请求信息
③ 通过输入流获取服务器响应的信息
④ 关闭响应资源
//客户端 //1、创建客户端Socket，指定服务器地址和端口 Socket socket =newSocket("localhost",10086); //2、获取输出流，向服务器端发送信息 OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流 PrintWriter pw =newPrintWriter(os);//将输出流包装成打印流 pw.write("用户名：admin；密码：123"); pw.flush(); socket.shutdownOutput(); //3、获取输入流，并读取服务器端的响应信息 InputStream is = socket.getInputStream(); BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is)); String info = null; while((info=br.readLine())!null){ System.out.println("我是客户端，服务器说："+info); } //4、关闭资源 br.close(); is.close(); pw.close(); os.close(); socket.close();
-
6、应用多线程实现服务器与多客户端之间的通信
① 服务器端创建ServerSocket，循环调用accept()等待客户端连接
② 客户端创建一个socket并请求和服务器端连接
③ 服务器端接受苦读段请求，创建socket与该客户建立专线连接
④ 建立连接的两个socket在一个单独的线程上对话
⑤ 服务器端继续等待新的连接
//服务器线程处理 //和本线程相关的socket Socket socket =null; // public serverThread(Socket socket){ this.socket = socket; } publicvoid run(){ //服务器处理代码 } //============================================ //服务器代码 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086); Socket socket =null; int count =0;//记录客户端的数量 while(true){ socket = serverScoket.accept(); ServerThread serverThread =newServerThread(socket); serverThread.start(); count++; System.out.println("客户端连接的数量："+count); }
五、UDP编程
UDP协议（用户数据报协议）是无连接的、不可靠的、无序的,速度快
进行数据传输时，首先将要传输的数据定义成数据报（Datagram），大小限制在64k，在数据报中指明数据索要达到的Socket（主机地址和端口号），然后再将数据报发送出去
DatagramPacket类:表示数据报包
DatagramSocket类：进行端到端通信的类
1、服务器端实现步骤
① 创建DatagramSocket，指定端口号
② 创建DatagramPacket
③ 接受客户端发送的数据信息
④ 读取数据
//服务器端，实现基于UDP的用户登录 //1、创建服务器端DatagramSocket，指定端口 DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010); //2、创建数据报，用于接受客户端发送的数据 byte[] data =newbyte[1024];// DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length); //3、接受客户端发送的数据 socket.receive(packet);//此方法在接受数据报之前会一致阻塞 //4、读取数据 String info =newString(data,o,data.length); System.out.println("我是服务器，客户端告诉我"+info); //========================================================= //向客户端响应数据 //1、定义客户端的地址、端口号、数据 InetAddress address = packet.getAddress(); int port = packet.getPort(); byte[] data2 = "欢迎您！".geyBytes(); //2、创建数据报，包含响应的数据信息 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port); //3、响应客户端 socket.send(packet2); //4、关闭资源 socket.close();
-
2、客户端实现步骤
① 定义发送信息
② 创建DatagramPacket，包含将要发送的信息
③ 创建DatagramSocket
④ 发送数据
//客户端 //1、定义服务器的地址、端口号、数据 InetAddress address =InetAddress.getByName("localhost"); int port =10010; byte[] data ="用户名：admin;密码：123".getBytes(); //2、创建数据报，包含发送的数据信息 DatagramPacket packet = newDatagramPacket(data,data,length,address,port); //3、创建DatagramSocket对象 DatagramSocket socket =newDatagramSocket(); //4、向服务器发送数据 socket.send(packet); //接受服务器端响应数据 //====================================== //1、创建数据报，用于接受服务器端响应数据 byte[] data2 = new byte[1024]; DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length); //2、接受服务器响应的数据 socket.receive(packet2); String raply = new String(data2,0,packet2.getLenth()); System.out.println("我是客户端，服务器说："+reply); //4、关闭资源 socket.close();
-
六、注意问题：
1、多线程的优先级问题：
根据实际的经验，适当的降低优先级，否侧可能会有程序运行效率低的情况
2、是否关闭输出流和输入流：
对于同一个socket，如果关闭了输出流，则与该输出流关联的socket也会被关闭，所以一般不用关闭流，直接关闭socket即可
3、使用TCP通信传输对象，IO中序列化部分
4、socket编程传递文件，IO流部分
