基于Java的Scoket編程
一，網(wǎng)絡(luò)編程中兩個(gè)主要的問(wèn)題
一個(gè)是如何準(zhǔn)確的定位網(wǎng)絡(luò)上一臺(tái)或多臺(tái)主機(jī)，另一個(gè)就是找到主機(jī)后如何可靠高效的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
在TCP/IP協(xié)議中IP層主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的定位，數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚桑蒊P地址可以唯一地確定Internet上的一臺(tái)主機(jī)。
而TCP層則提供面向應(yīng)用的可靠（tcp）的或非可靠（UDP）的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，這是網(wǎng)絡(luò)編程的主要對(duì)象，一般不需要關(guān)心IP層是如何處理數(shù)據(jù)的。
目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)編程模型是客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)。 即通信雙方一方作為服務(wù)器等待客戶(hù)提出請(qǐng)求并予以響應(yīng)。客戶(hù)則在需要服務(wù)時(shí)向服務(wù)器提 出申請(qǐng)。服務(wù)器一般作為守護(hù)進(jìn)程始終運(yùn)行，監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)端口，一旦有客 戶(hù)請(qǐng)求，就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)進(jìn)程來(lái)響應(yīng)該客戶(hù)，同時(shí)自己繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)服務(wù)端口，使后來(lái)的客戶(hù)也 能及時(shí)得到服務(wù)。
二，兩類(lèi)傳輸協(xié)議：TCP和UDP
TCP是Tranfer Control Protocol的 簡(jiǎn) 稱(chēng)，是一種面向連接的保證可靠傳輸?shù)膮f(xié)議。通過(guò)TCP協(xié)議傳輸，得到的是一個(gè)順序的無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)流。發(fā)送方和接收方的成對(duì)的兩個(gè)socket之間必須 建 立連接，以便在TCP協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行通信，當(dāng)一個(gè)socket（通常都是server socket）等待建立連接時(shí)，另一個(gè)socket可以要求進(jìn)行連接，一旦這兩個(gè)socket連接起來(lái)，它們就可以進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，雙方都可以進(jìn)行發(fā) 送 或接收操作。
UDP是User Datagram Protocol的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種無(wú)連接的協(xié)議，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)都是一個(gè)獨(dú)立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在網(wǎng)絡(luò)上以任何可能的路徑傳往目的地，因此能否到達(dá)目的地，到達(dá)目的地的時(shí)間以及內(nèi)容的正確性都是不能被保證的。
TCP和UDP的區(qū)別
UDP：
- 1、每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)中都給出了完整的地址信息，因此無(wú)需要建立發(fā)送方和接收方的連接。
- 2、UDP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)是有大小限制的，每個(gè)被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào)必須限定在64KB之內(nèi)。
- 3、UDP是一個(gè)不可靠的協(xié)議，發(fā)送方所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)并不一定以相同的次序到達(dá)接收方
TCP：
- 1、面向連接的協(xié)議，在socket之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前必然要建立連接，所以在TCP中需要連接時(shí)間。
- 2、TCP傳輸數(shù)據(jù)大小限制，一旦連接建立起來(lái)，雙方的socket就可以按統(tǒng)一的格式傳輸大的數(shù)據(jù)。
- 3、TCP是一個(gè)可靠的協(xié)議，它確保接收方完全正確地獲取發(fā)送方所發(fā)送的全部數(shù)據(jù)。
應(yīng)用：
- 1、TCP在網(wǎng)絡(luò)通信上有極強(qiáng)的生命力，例如遠(yuǎn)程連接（Telnet）和文件傳輸（FTP）都需要不定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)被可靠地傳輸。但是可靠的傳輸是要付出代價(jià)的，對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容正確性的檢驗(yàn)必然占用計(jì)算機(jī)的處理時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)的帶寬，因此TCP傳輸?shù)男什蝗鏤DP高。
- 2、UDP操作簡(jiǎn)單，而且僅需要較少的監(jiān)護(hù)，因此通常用于局域網(wǎng)高可靠性的分散系統(tǒng)中client/server應(yīng)用程序。例如視頻會(huì)議系統(tǒng)，并不要求音頻視頻數(shù)據(jù)絕對(duì)的正確，只要保證連貫性就可以了，這種情況下顯然使用UDP會(huì)更合理一些。
三，基于Socket的java網(wǎng)絡(luò)編程
1、什么是Socket
網(wǎng)絡(luò)上的兩個(gè)程序通過(guò)一個(gè)雙向的通訊連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，這個(gè)雙向鏈路的一端稱(chēng)為一個(gè)Socket。Socket通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)客戶(hù)方和服務(wù)方的連接。Socket是TCP/IP協(xié)議的一個(gè)十分流行的編程界面，一個(gè)Socket由一個(gè)IP地址和一個(gè)端口號(hào)唯一確定。
但是，Socket所支持的協(xié)議種類(lèi)也不光TCP/IP一種，因此兩者之間是沒(méi)有必然聯(lián)系的。在Java環(huán)境下，Socket編程主要是指基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程。
2、Socket通訊的過(guò)程
Server端Listen(監(jiān)聽(tīng))某個(gè)端口是否有連接請(qǐng) 求，Client端向Server 端發(fā)出Connect(連接)請(qǐng)求，Server端向Client端發(fā)回Accept（接受）消息。一個(gè)連接就建立起 來(lái)了。Server端和Client 端都可以通過(guò)Send，Write等方法與對(duì)方通信。
對(duì)于一個(gè)功能齊全的Socket，都要包含以下基本結(jié)構(gòu)，其工作過(guò)程包含以下四個(gè)基本的步驟：
- （1） 創(chuàng)建Socket；
- （2） 打開(kāi)連接到Socket的輸入/出流；
- （3） 按照一定的協(xié)議對(duì)Socket進(jìn)行讀/寫(xiě)操作；
- （4） 關(guān)閉Socket.（在實(shí)際應(yīng)用中，并未使用到顯示的close，雖然很多文章都推薦如此，不過(guò)在我的程序中，可能因?yàn)槌绦虮旧肀容^簡(jiǎn)單，要求不高，所以并未造成什么影響。）
3、創(chuàng)建Socket
創(chuàng)建Socket
java在包java.net中提供了兩個(gè)類(lèi)Socket和ServerSocket，分別用來(lái)表示雙向連接的客戶(hù)端和服務(wù)端。這是兩個(gè)封裝得非常好的類(lèi)，使用很方便。其構(gòu)造方法如下：
Socket(InetAddress address, int port);
Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);
Socket(String host, int prot);
Socket(String host, int prot, boolean stream);
Socket(SocketImpl impl);
Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort);
Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort);
ServerSocket(int port);
ServerSocket(int port, int backlog);
ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)
其中address、host和port分別是雙向連接中 另一方的IP地址、主機(jī)名和端 口號(hào)，stream指明socket是流socket還是數(shù)據(jù)報(bào)socket，localPort表示本地主機(jī)的端口 號(hào)，localAddr和 bindAddr是本地機(jī)器的地址（ServerSocket的主機(jī)地址），impl是socket的父類(lèi)，既可以用來(lái)創(chuàng)建 serverSocket又可 以用來(lái)創(chuàng)建Socket。count則表示服務(wù)端所能支持的最大連接數(shù)。例如：腳本之家 http://chabaoo.cn
Socket client = new Socket("127.0.01.", 80);
ServerSocket server = new ServerSocket(80);
注意，在選擇端口時(shí)，必須小心。每一個(gè)端口提供一種特定的 服務(wù)，只有給出正確的端口，才 能獲得相應(yīng)的服務(wù)。0~1023的端口號(hào)為系統(tǒng)所保留，例如http服務(wù)的端口號(hào)為80,telnet服務(wù)的端口號(hào)為 21,ftp服務(wù)的端口號(hào)為23, 所以我們?cè)谶x擇端口號(hào)時(shí)，最好選擇一個(gè)大于1023的數(shù)以防止發(fā)生沖突。
在創(chuàng)建socket時(shí)如果發(fā)生錯(cuò)誤，將產(chǎn)生IOException，在程序中必須對(duì)之作出處理。所以在創(chuàng)建Socket或ServerSocket是必須捕獲或拋出例外。
代碼演示
例：基于TCP的數(shù)據(jù)傳輸，傳遞字符串
服務(wù)器端：
public class SocketServer {
public static void main(String[] args) {
try {
/*
* 1、創(chuàng)建serverScoket對(duì)象
* 2、調(diào)用accept()方法開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng)
* 3、獲取文件流（輸出流或輸入流）
* 4、執(zhí)行讀寫(xiě)操作
* 5、關(guān)閉流
* 6、關(guān)閉serversocket。
*/
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
System.out.println("服務(wù)器已經(jīng)啟動(dòng)！");
// 接收客戶(hù)端發(fā)送的信息
Socket socket = server.accept();
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String info = null;
while ((info = br.readLine()) != null) {
System.out.println(info);
}
// 向客戶(hù)端寫(xiě)入信息
OutputStream os = socket.getOutputStream();
String str = "歡迎登陸到server服務(wù)器!";
os.write(str.getBytes());
// 關(guān)閉文件流
os.close();
br.close();
is.close();
socket.close();
server.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
客戶(hù)端：
public class SocketClient {
public static void main(String[] args) {
try {
/*
* 1、創(chuàng)建socket，指定服務(wù)器的地址和端口號(hào)
* 2、創(chuàng)建文件流
* 3、執(zhí)行讀取或者寫(xiě)入操作
* 4、關(guān)閉文件流
* 5、關(guān)閉socket
*/
System.out.println("客戶(hù)端已啟動(dòng)!");
Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
String msg = "用戶(hù)名：張三 密碼：123123";
os.write(msg.getBytes());
socket.shutdownOutput();
//獲取服務(wù)器響應(yīng)信息
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String info = null;
while ((info = br.readLine()) != null) {
System.out.println(info);
}
//關(guān)閉資源
br.close();
os.close();
is.close();
socket.close();
} catch (UnknownHostException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
例：基于TCP的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸對(duì)象
服務(wù)器端：
public class SocketServer {
public static void main(String[] args) {
try {
/*
* 1、創(chuàng)建serverScoket對(duì)象
* 2、調(diào)用accept()方法開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng)
* 3、獲取文件流（輸出流或輸入流）
* 4、執(zhí)行讀寫(xiě)操作
* 5、關(guān)閉流
* 6、關(guān)閉serversocket。
*/
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
System.out.println("服務(wù)器已經(jīng)啟動(dòng)！");
// 接收客戶(hù)端發(fā)送的信息
Socket socket = server.accept();
InputStream is = socket.getInputStream();
// 執(zhí)行反序列化
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
Student stu = (Student) ois.readObject();
stu.Show();
// 向客戶(hù)端寫(xiě)入信息
OutputStream os = socket.getOutputStream();
String str = "歡迎登陸到server服務(wù)器!";
os.write(str.getBytes());
// 關(guān)閉文件流
ois.close();
os.close();
is.close();
socket.close();
server.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
客戶(hù)端：
public class SocketClient {
public static void main(String[] args) {
try {
/*
* 1、創(chuàng)建socket，指定服務(wù)器的地址和端口號(hào)
* 2、創(chuàng)建文件流
* 3、執(zhí)行讀取或者寫(xiě)入操作
* 4、關(guān)閉文件流
* 5、關(guān)閉socket
*/
System.out.println("客戶(hù)端已啟動(dòng)!");
Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//創(chuàng)建對(duì)象
Student stu = new Student();
stu.setName("張三");
stu.setPwd("123123");
//執(zhí)行序列化操作
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);
oos.writeObject(stu);
socket.shutdownOutput();
//獲取服務(wù)器響應(yīng)信息
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String info = null;
while ((info = br.readLine()) != null) {
System.out.println(info);
}
//關(guān)閉資源
br.close();
is.close();
oos.close();
os.close();
socket.close();
} catch (UnknownHostException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
例：基于多線程的通訊請(qǐng)求，多客戶(hù)端訪問(wèn)服務(wù)器
服務(wù)器端：
public class SocketServer {
public static void main(String[] args) {
try {
/*
* 1、創(chuàng)建serverScoket對(duì)象 2、調(diào)用accept()方法開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng) 3、獲取文件流（輸出流或輸入流） 4、執(zhí)行讀寫(xiě)操作
* 5、關(guān)閉流 6、關(guān)閉serversocket。
*/
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
System.out.println("服務(wù)器已經(jīng)啟動(dòng)！");
// 接收客戶(hù)端發(fā)送的信息
while (true) {
//阻塞會(huì)讓程序停止
Socket socket = server.accept();
ServerThread st = new ServerThread(socket);
st.start();
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
線程類(lèi)：
public class ServerThread extends Thread {
private Socket socket;
public ServerThread(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
public void run() {
InputStream is;
try {
is = socket.getInputStream();
// 執(zhí)行反序列化
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
Student stu = (Student) ois.readObject();
stu.Show();
// 向客戶(hù)端寫(xiě)入信息
OutputStream os = socket.getOutputStream();
String str = "歡迎登陸到server服務(wù)器!";
os.write(str.getBytes());
// 關(guān)閉文件流
os.close();
ois.close();
is.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
客戶(hù)端：
public class SocketClient {
public static void main(String[] args) {
try {
/*
* 1、創(chuàng)建socket，指定服務(wù)器的地址和端口號(hào)
* 2、創(chuàng)建文件流
* 3、執(zhí)行讀取或者寫(xiě)入操作
* 4、關(guān)閉文件流
* 5、關(guān)閉socket
*/
System.out.println("客戶(hù)端已啟動(dòng)!");
Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//創(chuàng)建對(duì)象
Student stu = new Student();
stu.setName("張三");
stu.setPwd("123123");
//執(zhí)行序列化操作
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);
oos.writeObject(stu);
socket.shutdownOutput();
//獲取服務(wù)器響應(yīng)信息
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String info = null;
while ((info = br.readLine()) != null) {
System.out.println(info);
}
//關(guān)閉資源
br.close();
is.close();
oos.close();
os.close();
socket.close();
} catch (UnknownHostException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
例：基于UDP的數(shù)據(jù)傳遞
服務(wù)端：
public class SocketServer {
public static void main(String[] args) {
try {
byte[] bytes = new byte[1024];
//創(chuàng)建一個(gè)包對(duì)象
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
//創(chuàng)建一個(gè)socket對(duì)象
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);
//接收消息
socket.receive(packet);
//將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為字符串
String msg = new String(packet.getData(), 0,
packet.getLength());
//輸出客戶(hù)端的IP地址和消息
System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress() + ":" + msg);
socket.close();
} catch (SocketException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
客戶(hù)端：
public class SocketClient {
public static void main(String[] args) {
try {
//定義要發(fā)送的消息
String msg = "用戶(hù)名：張三 密碼:123";
//獲取服務(wù)器的地址
InetAddress add = InetAddress.getByName("localhost");
//創(chuàng)建packet包對(duì)象，封裝要發(fā)送的包數(shù)據(jù)和服務(wù)器地址和端口號(hào)
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(),
msg.getBytes().length, add, 8888);
//創(chuàng)建Socket對(duì)象
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
//發(fā)送消息到服務(wù)器
socket.send(packet);
//關(guān)閉socket
socket.close();
} catch (UnknownHostException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (SocketException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
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