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  • Android学习笔记49:Socket编程实现简易聊天室

      在之前的博文中,我们学习了在Android开发中,如何使用标准Java接口HttpURLConnection和Apache接口HttpClient进行HTTP通信。

      本篇博文将主要对Socket进行介绍,并通过Socket编程实现一个简易聊天室的案例。

     

    1.Socket基础知识

      Socket(套接字)用于描述IP地址和端口,是通信链的句柄,应用程序可以通过Socket向网络发出请求或者应答网络请求。

      Socket是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元,是对网络通信过程中端点的抽象表示,包含了进行网络通信所必需的5种信息:连接所使用的协议、本地主机的IP地址、本地进程的协议端口、远地主机的IP地址以及远地进程的协议端口。

    1.1 Socket的传输模式

      Socket有两种主要的操作方式:面向连接的和无连接的。

      面向连接的Socket操作就像一部电话,Socket必须在发送数据之前与目的地的Socket取得连接,一旦连接建立了,Socket就可以使用一个流接口进行打开、读写以及关闭操作。并且,所有发送的数据在另一端都会以相同的顺序被接收。

      无连接的Socket操作就像一个邮件投递,每一个数据报都是一个独立的单元,它包含了这次投递的所有信息(目的地址和要发送的内容)。在这个模式下的Socket不需要连接目的地Socket,它只是简单的投出数据报。

      由此可见,无连接的操作是快速高效的,但是数据安全性不佳;面向连接的操作效率较低,但数据的安全性较好。

      本文主要介绍的是面向连接的Socket操作。

    1.2 Socket的构造方法

      Java在包java.net中提供了两个类Socket和ServerSocket,分别用来表示双向连接的Socket客户端和服务器端。

      Socket的构造方法如下:

      (1)Socket(InetAddress address, int port);

      (2)Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);

      (3)Socket(String host, int port);

      (4)Socket(String host, int port, boolean stream);

      (5)Socket(SocketImpl impl);

      (6)Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort);

      (7)Socket(InetAddress address, int port, InetAddrss localAddr, int localPort);

      ServerSocket的构造方法如下:

      (1)ServerSocket(int port);

      (2)ServerSocket(int port, int backlog);

      (3)ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr);

      其中,参数address、host和port分别是双向连接中另一方的IP地址、主机名和端口号;参数stream表示Socket是流Socket还是数据报Socket;参数localAddr和localPort表示本地主机的IP地址和端口号;SocketImpl是Socket的父类,既可以用来创建ServerSocket,也可以用来创建Socket。

      如下的代码在服务器端创建了一个ServerSocket:

    1   try {
    2   ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(50000);    //创建一个ServerSocket,用于监听客户端Socket的连接请求
    3       while(true) {
    4           Socket socket = serverSocket.accept();        //每当接收到客户端的Socket请求,服务器端也相应的创建一个Socket
    5       //todo开始进行Socket通信
    6       }
    7   }catch (IOException e) {
    8       e.printStackTrace();
    9   }

      其中,50000是我们自己选择的用来进行Socket通信的端口号,在创建Socket时,如果该端口号已经被别的服务占用,将会抛出异常。

      通过以上的代码,我们创建了一个ServerSocket在端口50000监听客户端的请求。accept()是一个阻塞函数,就是说该方法被调用后就会一直等待客户端的请求,直到有一个客户端启动并请求连接到相同的端口,然后accept()返回一个对应于该客户端的Socket。

      那么,如何在客户端创建并启动一个Socket呢?

    1   try {
    2       socket = new Socket("192.168.1.101", 50000);    //192.168.1.101是服务器的IP地址,50000是端口号
    3     //todo开始进行Socket通信
    4   } catch (IOException e) {
    5       e.printStackTrace();
    6 }

       至此,客户端和服务器端都建立了用于通信的Socket,接下来就可以由各自的Socket分别打开各自的输入流和输出流进行通信了。

    1.3输入流和输出流

      Socket提供了方法getInputStream()和getOutPutStream()来获得对应的输入流和输出流,以便对Socket进行读写操作,这两个方法的返回值分别是InputStream和OutPutStream对象。

      为了便于读写数据,我们可以在返回的输入输出流对象上建立过滤流,如PrintStream、InputStreamReader和OutputStreamWriter等。

    1.4关闭Socket

      可以通过调用Socket的close()方法来关闭Socket。在关闭Socket之前,应该先关闭与Socket有关的所有输入输出流,然后再关闭Socket。

     

    2.简易聊天室

      下面就来说说如何通过Socket编程实现一个简易聊天室。客户端完成后的运行效果如图1所示。

      图1 运行效果

      在该客户端的界面中,使用了一个TextView控件来显示聊天记录。为了方便查看,将两个用户也放到了一个界面中,实际上应该启动两个模拟器,分别作为两个用户的客户端,此处是为了方便操作才这么做的。

    2.1服务器端ServerSocket的实现

      在该实例中,我们在MyEclipse中新建了一个Java工程作为服务器端。在该Java工程中,我们应该完成以下的操作。

      (1)指定端口实例化一个ServerSocket,并调用ServerSocket的accept()方法在等待客户端连接期间造成阻塞。

      (2)每当接收到客户端的Socket请求时,服务器端也相应的创建一个Socket,并将该Socket存入ArrayList中。与此同时,启动一个ServerThread线程来为该客户端Socket服务。

      以上两步操作,可以通过以下的代码来实现:

     1   /*
     2    * Class    :   MyServer类,用于监听客户端Socket连接请求
     3    * Author   :   博客园-依旧淡然
     4    */
     5   public class MyServer {
     6       
     7       //定义ServerSocket的端口号
     8       private static final int SOCKET_PORT = 50000;
     9       //使用ArrayList存储所有的Socket
    10       public static ArrayList<Socket> socketList = new ArrayList<Socket>();
    11   
    12       public void initMyServer() {
    13           try {
    14         //创建一个ServerSocket,用于监听客户端Socket的连接请求
    15               ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(SOCKET_PORT);
    16               while(true) {
    17                   //每当接收到客户端的Socket请求,服务器端也相应的创建一个Socket
    18                   Socket socket = serverSocket.accept();
    19                   socketList.add(socket);
    20                   //每连接一个客户端,启动一个ServerThread线程为该客户端服务
    21                   new Thread(new ServerThread(socket)).start();
    22               }
    23           }catch (IOException e) {
    24               e.printStackTrace();
    25           }
    26       }
    27       
    28       public static void main(String[] args) {
    29           MyServer myServer = new MyServer();
    30           myServer.initMyServer();
    31       }
    32   }

       (3)在启动的ServerThread线程中,我们需要将读到的客户端内容(也就是某一个客户端Socket发送给服务器端的数据),发送给其他的所有客户端Socket,实现信息的广播。ServerThread类的具体实现如下:

     1   public class ServerThread implements Runnable {
     2   
     3       //定义当前线程所处理的Socket
     4       private Socket socket = null;
     5       //该线程所处理的Socket对应的输入流
     6       private BufferedReader bufferedReader = null;
     7       
     8       /*
     9        * Function  :    ServerThread的构造方法
    10        * Author    :    博客园-依旧淡然
    11        */
    12       public ServerThread(Socket socket) throws IOException {
    13           this.socket = socket;
    14           //获取该socket对应的输入流
    15           bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
    16       }
    17       
    18       /*
    19        * Function  :    实现run()方法,将读到的客户端内容进行广播
    20        * Author    :    博客园-依旧淡然
    21        */
    22       public void run() {
    23           try {
    24               String content = null;
    25               //采用循环不断地从Socket中读取客户端发送过来的数据
    26               while((content = bufferedReader.readLine()) != null) {
    27                   //将读到的内容向每个Socket发送一次
    28                   for(Socket socket : MyServer.socketList) {
    29                       //获取该socket对应的输出流
    30                       PrintStream printStream = new PrintStream(socket.getOutputStream());
    31                       //向该输出流中写入要广播的内容
    32                       printStream.println(packMessage(content));
    33                       
    34                   }
    35               }
    36           } catch(IOException e) {
    37               e.printStackTrace();
    38           }
    39       }
    40       
    41       /*
    42        * Function  :    对要广播的数据进行包装
    43        * Author    :    博客园-依旧淡然
    44        */
    45       private String packMessage(String content) {
    46           String result = null;
    47           SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");    //设置日期格式
    48           if(content.startsWith("USER_ONE")) {
    49               String message = content.substring(8);        //获取用户发送的真实的信息
    50               result = "\n" + "往事如风  " + df.format(new Date()) + "\n" + message;
    51           }
    52           if(content.startsWith("USER_TWO")) {
    53               String message = content.substring(8);        //获取用户发送的真实的信息
    54               result = "\n" + "依旧淡然  " + df.format(new Date()) + "\n" + message;
    55           }
    56           return result;
    57       }
    58   
    59   }

       其中,在packMessage()方法中,我们对要广播的数据进行了包装。因为要分辨出服务器接收到的消息是来自哪一个客户端Socket的,我们对客户端Socket发送的消息也进行了包装,方法是在消息的头部加上"USER_ONE"来代表用户"往事如风",在消息的头部加上"USER_TWO"来代表用户"依旧淡然"。 

      至此,服务器端的ServerSocket便算是创建好了。

    2.2客户端Socket的实现

      接下来,我们便可以在Android工程中,分别为用户"往事如风"和"依旧淡然"创建一个客户端Socket,并启动一个客户端线程ClientThread来监听服务器发来的数据。

      这一过程的具体实现如下:

     1     /*
     2      * Function   :   初始化Socket
     3      * Author     :   博客园-依旧淡然
     4      */
     5     private void initSocket() {
     6         try {
     7             socketUser1 = new Socket(URL_PATH, SOCKET_PORT);            //用户1的客户端Socket
     8             socketUser2 = new Socket(URL_PATH, SOCKET_PORT);            //用户2的客户端Socket
     9             clientThread = new ClientThread();        //客户端启动ClientThread线程,读取来自服务器的数据
    10             clientThread.start();
    11         } catch (IOException e) {
    12             e.printStackTrace();
    13         }        
    14     }

       ClientThread的具体实现和服务器端的ServerThread线程相似,唯一的区别是,在ClientThread线程中接收到服务器端发来的数据后,我们不可以直接在ClientThread线程中进行刷新UI的操作,而是应该将数据封装到Message中,再调用MyHandler对象的sendMessage()方法将Message发送出去。这一过程的具体实现如下:

     1     /*
     2      * Function   :   run()方法,用于读取来自服务器的数据
     3      * Author     :   博客园-依旧淡然
     4      */
     5   public void run() {
     6   try {
     7           String content = null;
     8           while((content = bufferedReader .readLine()) != null) {
     9               Bundle bundle = new Bundle();
    10               bundle.putString(KEY_CONTENT, content);
    11               Message msg = new Message();
    12               msg.setData(bundle);            //将数据封装到Message对象中
    13               myHandler.sendMessage(msg);
    14           }
    15       } catch (Exception e) {
    16           e.printStackTrace();
    17       }
    18   }

       最后,我们在UI主线程中创建一个内部类MyHandler,让它继承Handler类,并实现handleMessage()方法,用来接收Message消息并处理(刷新UI)。MyContent是一个用来保存聊天记录的类,提供了get和set接口,其中,set接口设置的本条聊天记录,而get接口获得的是全部的聊天记录。具体的实现如下:

     1     /*
     2      * Class      :   内部类MyHandler,用于接收消息并处理
     3      * Author     :   博客园-依旧淡然
     4      */
     5     private class MyHandler extends Handler {
     6         public void handleMessage(Message msg) {
     7             Bundle bundle = msg.getData();            //获取Message中发送过来的数据
     8             String content = bundle.getString(KEY_CONTENT);
     9             MyContent.setContent(content);            //保存聊天记录
    10             mTextView.setText(MyContent.getContent());
    11         }
    12     }

       至此,客户端的Socket也编写完成了。

    作者:依旧淡然
    邮箱:menlsh@163.com
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