Java Socket实现基于TCP和UDP多线程通信

一.通过Socket实现TCP编程

1.1 TCP编程

　　TCP协议是面向连接，可靠的，有序的，以字节流的方式发送数据。基于TCP协议实现网络通信的类有客户端的Socket类和服务器端的ServerSocket类。

1.2 服务器端套路

　　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响应信息。

　　5.关闭响应的资源。

1.3 客户端套路

　　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，通过输出流向服务器发送请求信息。

　　3.通过输入流获取服务器响应的信息。

　　4.关闭相应资源。

1.4 多线程实现服务器与多客户端之间通信步骤

　　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.服务器端接受客户端请求，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。

1.5 创建处理线程类ServerThread

　　这里选择实现runnable接口而不是继承Thread是因为一个类只能继承一个父类，当我需要继承其他类的时，父类就就不好处理了。

　　

package com.tzzh;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public class ServerThread implements Runnable{

    Socket socket = null;//和本线程相关的Socket
        
    public ServerThread(Socket socket) {
    this.socket = socket;
}

    @Override
    public void run() {
        InputStream is = null;
        InputStreamReader isr = null;
        BufferedReader br = null;
        OutputStream os = null;
        PrintWriter pw = null;
        try {
            //与客户端建立通信，获取输入流，读取取客户端提供的信息
            is = socket.getInputStream();
            isr = new InputStreamReader(is,"GBK");
            br = new BufferedReader(isr);
            String data = null;
            while((data=br.readLine()) != null){//循环读取客户端的信息
                System.out.println("我是服务器，客户端提交信息为："+data);
            }
            socket.shutdownInput();//关闭输入流
            
            //获取输出流，响应客户端的请求
            os = socket.getOutputStream();
            pw = new PrintWriter(os);
            pw.write("服务器端响应成功！");
            pw.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭资源即相关socket
            try {
                if(pw!=null)
                    pw.close();
                if(os!=null)
                    os.close();
                if(br!=null)
                    br.close();
                if(isr!=null)
                    isr.close();
                if(is!=null)
                    is.close();
                if(socket!=null)
                    socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
        }
        
    }

}

1.6 创建服务器端类

　　使用while以达到可以循环侦听不同客户端的连接请求。因为这是一个死循环，所以不用关闭也没有机会去关闭serverSocket。设置count值，用于记录服务器端被连接过的次数并显示客户端所在ip值。如果线程处理类是继承Thread类，那么创建新线程代码可以改为ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);serverThread.start();

package com.tzzh;

import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //创建一个服务器端的Socket，即ServerSocket,绑定需要监听的端口
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
            Socket socket = null;
            //记录连接过服务器的客户端数量
            int count = 0;
            System.out.println("***服务器即将启动，等待客户端的连接***");
            while(true){//循环侦听新的客户端的连接
                //调用accept（）方法侦听，等待客户端的连接以获取Socket实例
                socket = serverSocket.accept();
                //创建新线程
                Thread thread = new Thread(new ServerThread(socket));
                thread.start();

                count++;
                System.out.println("服务器端被连接过的次数："+count);
                InetAddress address = socket.getInetAddress();
                System.out.println("当前客户端的IP为："+address.getHostAddress());
            }            
            //serverSocket.close();一直循环监听，不用关闭连接
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 1.7 创建客户端类

　　在后面的关闭资源中，我把输入输出相关的流关闭注释了，是因为对于同一个Socket，关闭socket的时候也会把输入输出流关闭，直接关闭socket就行，当然保留也是可以的。

package com.tzzh;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //创建客户端Socket，指定服务器地址和端口
            Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
            //建立连接后，获取输出流，向服务器端发送信息
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            //输出流包装为打印流
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
            //向服务器端发送信息
            pw.write("用户名：zzh;密码：123");//写入内存缓冲区
            pw.flush();//刷新缓存，向服务器端输出信息
            socket.shutdownOutput();//关闭输出流
            
            //获取输入流，接收服务器端响应信息
            InputStream is = socket.getInputStream();
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "GBK"));
            String data = null;
            while((data=br.readLine())!= null){
                System.out.println("我是客户端，服务器端提交信息为："+data);
            }
            
            //关闭其他资源
//            br.close();
//            is.close();
//            pw.close();
//            os.close();
            socket.close();
        
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

1.8 先运行服务器端，在运行客户端

 

此时在看服务器控制台：服务器端一直在循环侦听客户端的连接

 

 1.9 进行第二个客户端的连接

　　修改相应信息将用户名zzh改为admin。运行客户端，打开服务端控制台

　　

输出客户端的ip都为127.0.0.1，是因为服务器和客户端都是本机，在真实的环境中会显示客户端的ip地址信息。

二. 通过Socket实现UDP编程

2.1 UDP编程

　　UDP协议又叫用户数据报协议，是无连接，不可靠的，无序的。特点是传输速度相对要快，UDP协议以数据报作为数据传输的载体。当进行数据传输时，首先需要将要传输的数据定义成数据报（Datagram），在数据报中指明数据所要达到的Socket（主机地址和端口号），然后再将数据报发送出去。相关操作类有：DatagramPacket数据报包，DatagramSocket进行端到端通信的类。

2.2 服务器端实现套路

　　1.创建DatagramSocket，指定端口号。2.创建DatagramPacket。3.接收客户端发送的数据信息。4.读取数据。

2.3 客户端实现套路

　　1.定义发送信息，比如发送地址，端口号和内容。2. 创建DatagramPacket，包含将要发送的信息。3.创建DatagramSocket。4.发送数据。

2.4 多线程实现服务器与多客户端之间通信步骤

　　1.服务器端创建DatagramSocket的实例socket，循环调用receive（）方法，此方法在接收到数据报之前会一直阻塞。

　　2.客户端创建DatagramSocket，将含有地址，端口号和内容的数据报包发送出去。

　　3. 服务器端收到数据报包packet，通过DatagramSocket和packet与客户端建立一个线程

　　4. 服务器端继续等待新的数据报包。

　　5. 发送方的DatagramPacket构造方法传递四个参数包含数据内容，数据大小，地址和端口号。接收方的DatagramPacket构造方法有两个参数接收数据和数据大小。

2.5 创建服务器线程处理类UDPThread

　　注意，DatagramSocket的实例socket不能关闭，会出现SocketException。读取数据用到的new String(packet.getData(), 0, packet.getLength())，参数表示数据报中的字节数组，位置和长度。

package com.uzzh;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDPThread implements Runnable{
    
    DatagramSocket socket = null;
    DatagramPacket packet = null;
    

    public UDPThread(DatagramSocket socket,DatagramPacket packet) {
        this.socket = socket;
        this.packet = packet;
    }

    @Override
    public void run() {
        String info = null;
        InetAddress address = null;
        int port = 8800;
        byte[] data2 = null;
        DatagramPacket packet2 = null;
        try {
            info = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
            System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);
            
            address = packet.getAddress();
            port = packet.getPort();
            data2 = "我在响应你！".getBytes();
            packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length, address, port);
            socket.send(packet2);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //socket.close();不能关闭         
    }

}

2.6 创建服务器端类

　　

package com.uzzh;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);
        DatagramPacket packet = null;
        byte[] data = null;
        int count = 0;
        System.out.println("***服务器端启动，等待发送数据***");
        while(true){
            data = new byte[1024];//创建字节数组，指定接收的数据包的大小
            packet = new DatagramPacket(data, data.length);
            socket.receive(packet);//此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
            Thread thread = new Thread(new UDPThread(socket, packet));
            thread.start();
            count++;
            System.out.println("服务器端被连接过的次数："+count);
            InetAddress address = packet.getAddress();
            System.out.println("当前客户端的IP为："+address.getHostAddress());
            
        }
        
    }
}

之前我将new DatagramSocket放入了while循环中，报了java.net.BindException: Address already in use: Cannot bind，才知道不能在while中连续创建新的DatagramSocket对象。

2.7 创建客户端类

package com.uzzh;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //定义服务器的地址，端口号，数据
        InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 8800;
        byte[] data = "用户名：admin;密码：123".getBytes();//将字符串转换为字节数组
        //创建数据报
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
        //创建DatagramSocket，实现数据发送和接收
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //向服务器端发送数据报
        socket.send(packet);
        
        //接收服务器响应数据
        byte[] data2 = new byte[1024];
        DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);
        socket.receive(packet2);
        String info = new String(data2, 0, packet2.getLength());
        System.out.println("我是客户端，服务器说："+info);
        socket.close();
    }
}

2.8 先运行服务器端，在运行客户端

2.9 修改客户端信息，再次运行客户端

 服务器控制台：服务器端一直在循环等待接收客户端的数据。

三. 总结

　　这两个例子只是简单的实现了基于TCP和UDP的socket编程，其中像多线程的优先级等都暂且没做考虑，不过依然要强调一下，服务器与多个客户端进行通信，因为是死循环，不设置多线程优先级，可能会导致运行时速度非常慢，优先级的范围1-10，默认为5，我们可以适当降低线程的优先级，比如thread.setPriority(4);

　　对于同一个socket，如果关闭了输出流比如（pw.close()），则与该输出流关联的socket也会关闭，所以一般不需要关闭输出流，当关闭socket的时候，输出流也会关闭，直接关闭socket就行。

　　在使用TCP通信传输信息时，更多是使用对象的形式来传输，可以使用ObjectOutputStream对象序列化流来传递对象，比如ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream（socket.getOutputStream()）;User user = new User("admin","123"); os.writeObject(user);

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