Java Socket编程——通信是这样炼成的

Wesley13
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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

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》

            http://wangdy.blog.51cto.com/3845563/1588379

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

1 //获取本机的InetAddress实例 2 InetAddress address =InetAddress.getLocalHost(); 3 address.getHostName();//获取计算机名 4 address.getHostAddress();//获取IP地址 5 byte[] bytes = address.getAddress();//获取字节数组形式的IP地址,以点分隔的四部分 6 7 //获取其他主机的InetAddress实例 8 InetAddress address2 =InetAddress.getByName("其他主机名"); 9 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

1 //创建一个URL的实例 2 URL baidu =new URL("http://www.baidu.com"); 3 URL url =new URL(baidu,"/index.html?username=tom#test");//?表示参数,#表示锚点 4 url.getProtocol();//获取协议 5 url.getHost();//获取主机 6 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 7 url.getPath();//获取文件路径 8 url.getFile();//文件名,包括文件路径+参数 9 url.getRef();//相对路径,就是锚点,即#号后面的内容 10 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

1 //使用URL读取网页内容 2 //创建一个URL实例 3 URL url =new URL("http://www.baidu.com"); 4 InputStream is = url.openStream();//通过openStream方法获取资源的字节输入流 5 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 6 BufferedReader br =newBufferedReader(isr);//为字符输入流添加缓冲,提高读取效率 7 String data = br.readLine();//读取数据 8 while(data!=null){ 9 System.out.println(data);//输出数据 10 data = br.readerLine(); 11 } 12 br.close(); 13 isr.colose(); 14 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

Java Socket编程——通信是这样炼成的

            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

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 =newServerSocket(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 =newInputStreamReader(is); 11 BufferedReader br =newBufferedReader(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(); 22 23 24 //5、关闭资源 25 pw.close(); 26 os.close(); 27 br.close(); 28 isr.close(); 29 is.close(); 30 socket.close(); 31 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

 1 //客户端
 2 //1、创建客户端Socket,指定服务器地址和端口
 3 Socket socket =newSocket("localhost",10086);
 4 //2、获取输出流,向服务器端发送信息
 5 OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流
 6 PrintWriter pw =newPrintWriter(os);//将输出流包装成打印流
 7 pw.write("用户名:admin;密码:123");
 8 pw.flush();
 9 socket.shutdownOutput();
10 //3、获取输入流,并读取服务器端的响应信息
11 InputStream is = socket.getInputStream();
12 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
13 String info = null;
14 while((info=br.readLine())!null){
15  System.out.println("我是客户端,服务器说:"+info);
16 }
17 
18 //4、关闭资源
19 br.close();
20 is.close();
21 pw.close();
22 os.close();
23 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

1 //服务器线程处理 2 //和本线程相关的socket 3 Socket socket =null; 4 // 5 public serverThread(Socket socket){ 6 this.socket = socket; 7 } 8 9 publicvoid run(){ 10 //服务器处理代码 11 } 12 13 //============================================ 14 //服务器代码 15 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086); 16 Socket socket =null; 17 int count =0;//记录客户端的数量 18 while(true){ 19 socket = serverScoket.accept(); 20 ServerThread serverThread =newServerThread(socket); 21 serverThread.start(); 22 count++; 23 System.out.println("客户端连接的数量:"+count); 24 }

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

1 //服务器端,实现基于UDP的用户登录 2 //1、创建服务器端DatagramSocket,指定端口 3 DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010); 4 //2、创建数据报,用于接受客户端发送的数据 5 byte[] data =newbyte[1024];// 6 DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length); 7 //3、接受客户端发送的数据 8 socket.receive(packet);//此方法在接受数据报之前会一致阻塞 9 //4、读取数据 10 String info =newString(data,o,data.length); 11 System.out.println("我是服务器,客户端告诉我"+info); 12 13 14 //========================================================= 15 //向客户端响应数据 16 //1、定义客户端的地址、端口号、数据 17 InetAddress address = packet.getAddress(); 18 int port = packet.getPort(); 19 byte[] data2 = "欢迎您!".geyBytes(); 20 //2、创建数据报,包含响应的数据信息 21 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port); 22 //3、响应客户端 23 socket.send(packet2); 24 //4、关闭资源 25 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

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 = newDatagramPacket(data,data,length,address,port); 8 //3、创建DatagramSocket对象 9 DatagramSocket socket =newDatagramSocket(); 10 //4、向服务器发送数据 11 socket.send(packet); 12 13 14 //接受服务器端响应数据 15 //====================================== 16 //1、创建数据报,用于接受服务器端响应数据 17 byte[] data2 = new byte[1024]; 18 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length); 19 //2、接受服务器响应的数据 20 socket.receive(packet2); 21 String raply = new String(data2,0,packet2.getLenth()); 22 System.out.println("我是客户端,服务器说:"+reply); 23 //4、关闭资源 24 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

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