Java 网络编程基础 -- TCP 编程
Socket 介绍
Socket 是一个抽象概念，一个应用程序通过一个 Socket 来建立一个远程连接，而 Socket 内部通过 TCP/IP 协议把数据传输到网络。
一个 Socket 就是由 IP 地址和端口号（范围是0～65535）组成，可以把 Socket 简单理解为 IP 地址加端口号。
端口号总是由操作系统分配，它是一个 0～65535 之间的数字，其中，小于 1024 的端口属于特权端口，需要管理员权限，大于 1024 的端口可以由任意用户的应用程序打开。
使用Socket进行网络编程时，本质上就是两个进程之间的网络通信。
其中一个进程必须充当服务器端，它会主动监听某个指定的端口，另一个进程必须充当客户端，它必须主动连接服务器的 IP 地址和指定端口。
如果连接成功，服务器端和客户端就成功地建立了一个 TCP 连接，双方后续就可以随时发送和接收数据。
因此，当 Socket 连接成功地在服务器端和客户端之间建立后：
-
对服务器端来说，它的Socket是指定的IP地址和指定的端口号；
-
对客户端来说，它的 Socket 是它所在计算机的 IP 地址和一个由操作系统分配的随机端口号。
服务器端
要使用 Socket 编程，我们首先要编写服务器端程序。Java 标准库提供了ServerSocket来实现对指定 IP 和指定端口的监听。
ServerSocket的典型实现代码如下：
/*
Server.java 文件
*/
public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666); // 监听指定端口
System.out.println("server is running");
for (;;){ // 无限循环
Socket socket = serverSocket.accept(); // 接收新的请求
System.out.println("connected from "+ socket.getRemoteSocketAddress());
Thread thread = new Handler(socket);
thread.start();
}
}
}
/*
Handler.java 文件
*/
public class Handler extends Thread {
Socket socket;
public Handler(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
try (InputStream input = this.socket.getInputStream()) {
try (OutputStream output = this.socket.getOutputStream()) {
handle(input, output);
}
} catch (Exception e) {
try {
this.socket.close();
} catch (IOException ioe) {
}
System.out.println("client disconnected.");
}
}
private void handle(InputStream input, OutputStream output) throws IOException {
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(output, StandardCharsets.UTF_8));
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input, StandardCharsets.UTF_8));
writer.write("hello\n");
writer.flush();
for (;;) {
String s = reader.readLine();
if (s.equals("bye")) {
writer.write("bye\n");
writer.flush();
break;
}
writer.write("ok: " + s + "\n");
writer.flush();
}
}
}
服务器端通过代码:
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666); // 监听指定端口
在指定端口 6666 监听。这里我们没有指定 IP 地址，表示在计算机的所有网络接口上进行监听。
如果 ServerSocket 监听成功，我们就使用一个无限循环来处理客户端的连接：
for (;;){ // 无限循环
Socket socket = serverSocket.accept(); // 接收新的请求
Thread thread = new Handler(socket);
thread.start();
}
注意到代码 serverSocket.accept() 表示每当有新的客户端连接进来后，就返回一个 Socket 实例，这个 Socket 实例就是用来和刚连接的客户端进行通信的。
由于客户端很多，要实现并发处理，我们就必须为每个新的 Socket 创建一个新线程来处理，这样，主线程的作用就是接收新的连接，每当收到新连接后，就创建一个新线程进行处理。
如果没有客户端连接进来，accept() 方法会阻塞并一直等待。如果有多个客户端同时连接进来，ServerSocket 会把连接扔到队列里，然后一个一个处理。
对于Java程序而言，只需要通过循环不断调用 accept() 就可以获取新的连接。
客户端
相比服务器端，客户端程序就要简单很多。一个典型的客户端程序如下：
public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket sock = new Socket("localhost", 6666); // 连接指定服务器和端口
try (InputStream input = sock.getInputStream()) {
try (OutputStream output = sock.getOutputStream()) {
handle(input, output);
}
}
sock.close();
System.out.println("disconnected.");
}
private static void handle(InputStream input, OutputStream output) throws IOException {
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(output, StandardCharsets.UTF_8));
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input, StandardCharsets.UTF_8));
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.println("[server] " + reader.readLine());
for (;;) {
System.out.print(">>> "); // 打印提示
String s = scanner.nextLine(); // 读取一行输入
writer.write(s);
writer.newLine();
writer.flush();
String resp = reader.readLine();
System.out.println("<<< " + resp);
if (resp.equals("bye")) {
break;
}
}
}
}
客户端程序通过：
Socket sock = new Socket("localhost", 6666);
连接到服务器端，注意上述代码的服务器地址是"localhost"，表示本机地址，端口号是6666。
如果连接成功，将返回一个Socket实例，用于后续通信。
Socket 流
当 Socket 连接创建成功后，无论是服务器端，还是客户端，我们都使用 Socket 实例进行网络通信。
因为 TCP 是一种基于流的协议，因此，Java 标准库使用 InputStream 和 OutputStream 来封装 Socket 的数据流，这样我们使用 Socket 的流，和普通 IO 流类似：
// 用于读取网络数据:
InputStream in = sock.getInputStream();
// 用于写入网络数据:
OutputStream out = sock.getOutputStream();
写入网络数据时，要调用flush()方法,强制把缓冲区数据发送出去。
每天学习一点点，每天进步一点点。
