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@boothsun 2018-01-02T21:37:02.000000Z 字数 6110 阅读 1274

Java Socket编程基础篇

网络编程

原文地址：Java Socket编程----通信是这样炼成的

Java最初是作为网络编程语言出现的，其对网络提供了高度的支持，使得客户端和服务器的沟通变成了现实，而在网络编程中，使用最多的就是Socket。像大家熟悉的QQ、MSN都使用了Socket相关的技术。下面就让我们一起揭开Socket的神秘面纱。

Socket编程

网络基础知识点：

  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。

    • IP地址：定位应用所在机器的网络位置。(比如家庭住址：北京市朝阳区XX街道XX小区)
    • 端口号：唯一识别到机器的指定应用。(门牌号)
    • 协议：数据传输的形式。（TCP、UDP等）

  2. 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。

  3. 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。

  4. 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。

  5. 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 。

  6. 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。

InetAddress

InetAddress类代表了一个网络目标地址，包括主机名和IP地址信息。
该类没有任何构造方法。

  1. // 获得本机的 主机名和IP地址
  2. InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
  3. String hostName = address.getHostName();//获取计算机名(本机主机名就是计算机名)
  4. String hostAddress = address.getHostAddress();//获取IP地址
  6. System.out.println("hostName: " + hostName +" &hostAddress:" + hostAddress);
  8. // 获取远程机器的 主机名和IP地址
  9. InetAddress addr = InetAddress.getByName("www.baidu.com"); // 这里不要加协议 比如：http://www.baidu.com
  10. String domainName = addr.getHostName();//获得主机名
  11. String ipName = addr.getHostAddress();//获得IP地址
  12. System.out.println("domainName:" + domainName + " &ipName：" + ipName);

使用URL网络资源

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。

  1. //使用URL读取网页内容
  2. URL url = new URL("http://www.baidu.com");
  3. InputStream is = url.openStream();//通过openStream方法获取资源的字节输入流
  4. InputStreamReader isr = new InputStreamReader(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
  5. BufferedReader br = new BufferedReader(isr);//为字符输入流添加缓冲，提高读取效率
  6. String data = br.readLine();//读取数据
  7. while(data!=null){
  8.     System.out.println(data);//输出数据
  9.     data = br.readLine();
  10. }
  11. br.close();
  12. is.close();

TCP编程模型

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。

Java中基于TCP协议实现网络通信的类：

Socket通信的步骤：

服务器端：

  1. /**
  2.  * 基于TCP协议的Socket通信，实现用户登录，服务端
  3.  */
  4. //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
  5. ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);//1024-65535的某个端口
  6. //2、调用accept()方法开始监听，等待客户端的连接
  7. Socket socket = serverSocket.accept();
  8. //3、获取输入流，并读取客户端信息
  9. InputStream is = socket.getInputStream();
  10. InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
  11. BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
  12. String info = null;
  13. while ((info = br.readLine()) != null) {
  14.     System.out.println("我是服务器，客户端说：" + info);
  15. }
  16. socket.shutdownInput();//关闭输入流
  17. //4、获取输出流，响应客户端的请求
  18. OutputStream os = socket.getOutputStream();
  19. PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
  20. pw.write("欢迎您！");
  21. pw.flush();
  23. //5、关闭资源
  24. pw.close();
  25. os.close();
  26. br.close();
  27. isr.close();
  28. is.close();
  29. socket.close();

客户端：

  1. //1、创建客户端Socket，指定服务器地址和端口
  2. Socket socket = new Socket("localhost",10086);
  3. //2、获取输出流，向服务器端发送信息
  4. OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流
  5. PrintWriter pw = new PrintWriter(os);//将输出流包装成打印流
  6. pw.write("用户名：admin；密码：123");
  7. pw.flush();
  8. socket.shutdownOutput();
  9. //3、获取输入流，并读取服务器端的响应信息
  10. InputStream is = socket.getInputStream();
  11. BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
  12. String info = null;
  13. while((info=br.readLine())!= null){
  14.     System.out.println("我是客户端，服务器说："+info);
  15. }
  17. //4、关闭资源
  18. br.close();
  19. is.close();
  20. pw.close();
  21. os.close();
  22. socket.close();

多线程实现服务器与客户端之间的通信。

服务器端循环调用accept()等待客户端连接。服务器端接收到数据后即交给一个线程进行异步处理，然后再次等待客户端连接。

  1. static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
  3. public static void main(String[] args) throws Exception {
  5.     /**
  6.      * 基于TCP协议的Socket通信，实现用户登录，服务端
  7.      */
  8.     //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
  9.     ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);//1024-65535的某个端口
  10.     //2、调用accept()方法开始监听，等待客户端的连接
  12.     while(true) {
  13.         executor.execute(new ServerTask(serverSocket.accept()));
  14.     }
  15. }
  18. static class ServerTask implements Runnable {
  20.     Socket socket ;
  22.     public ServerTask(Socket socket) {
  23.         this.socket = socket;
  24.     }
  26.     @Override
  27.     public void run() {
  28.         try {
  29.             //3、获取输入流，并读取客户端信息
  30.             InputStream is = socket.getInputStream();
  31.             InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
  32.             BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
  33.             String info = null;
  34.             while ((info = br.readLine()) != null) {
  35.                 System.out.println("我是服务器，客户端说：" + info);
  36.             }
  37.             socket.shutdownInput();//关闭输入流
  38.             //4、获取输出流，响应客户端的请求
  39.             OutputStream os = socket.getOutputStream();
  40.             PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
  41.             pw.write("欢迎您！");
  42.             pw.flush();
  44.             // demo 就不放在finally里关闭了
  45.             is.close();
  46.             isr.close();
  47.             os.close();
  48.             pw.close();
  49.         }catch (Exception e) {
  50.             e.printStackTrace();
  51.         }
  52.     }
  53. }

UDP编程模型

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
    • 创建DatagramSocket，指定端口号
    • 创建DatagramPacket
    • 接受客户端发送的数据信息
    • 读取数据
  1. //服务器端，实现基于UDP的用户登录
  3. //1、创建服务器端DatagramSocket，指定端口
  4. DatagramSocket socket =new DatagramSocket(10010);
  6. //2、创建暂存的数据报文，用于接受客户端发送的数据
  7. byte[] data = new byte[1024];
  8. DatagramPacket packet =new DatagramPacket(data,data.length);
  10. //3、接受客户端发送的数据
  11. socket.receive(packet);//此方法在接受数据报之前会一致阻塞
  13. //4、读取数据
  14. String info = new String(data);
  15. System.out.println("我是服务器，客户端告诉我："+info);
  17. //向客户端响应数据
  19. //1、定义客户端的地址、端口号、数据
  20. InetAddress address = packet.getAddress();
  21. int port = packet.getPort();
  22. byte[] data2 = "欢迎您！".getBytes();
  23. //2、创建数据报，包含响应的数据信息
  24. DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port);
  25. //3、响应客户端
  26. socket.send(packet2);
  27. //4、关闭资源
  28. socket.close();

  1. 客户端实现步骤：

    • 定义发送消息。
    • 创建DatagramPacket，包含将要发送的消息。
    • 创建DatagramSocket。
    • 发送数据。
  1. //客户端
  2. //1、定义服务器的地址、端口号、数据
  3. InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
  4. int port = 10010;
  5. byte[] data = "用户名：admin;密码：123".getBytes();
  6. //2、创建数据报，包含发送的数据信息
  7. DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
  8. //3、创建DatagramSocket对象
  9. DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
  10. //4、向服务器发送数据
  11. socket.send(packet);
  13. //接受服务器端响应数据
  14. //======================================
  15. //1、创建数据报，用于接受服务器端响应数据
  16. byte[] data2 = new byte[1024];
  17. DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);
  18. //2、接受服务器响应的数据
  19. socket.receive(packet2);
  20. String raply = new String(data2, 0, packet2.getLength());
  21. System.out.println("我是客户端，服务器说：" + raply);
  22. //4、关闭资源
  23. socket.close();

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

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