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  • Java Socket编程

    原文地址:http://www.cnblogs.com/rocomp/p/4790340.html

    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        
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    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");
    复制代码

     

    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       
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       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
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       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      
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       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();
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    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
    1. 复制代码
       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();
      复制代码

      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. 复制代码
       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();
      复制代码

      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        
    复制代码
     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 }
    复制代码
    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. 复制代码
       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();
      复制代码

      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. 复制代码
       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();
      复制代码

      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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