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Java Socket编程

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秋名山车神 发表于 2018-10-9 11:33:58 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 
本帖最后由 秋名山车神 于 2018-10-10 22:52 编辑

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        

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

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

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

/**
  * 基于TCP协议的Socket通信,实现用户登录,服务端
*/
//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
ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);//1024-65535的某个端口
//2、调用accept()方法开始监听,等待客户端的连接
Socket socket = serverSocket.accept();
//3、获取输入流,并读取客户端信息
InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is);
BufferedReader br =newBufferedReader(isr);
String info =null;
while((info=br.readLine())!=null){
System.out.println("我是服务器,客户端说:"+info);
}
socket.shutdownInput();//关闭输入流
//4、获取输出流,响应客户端的请求
OutputStream os = socket.getOutputStream();
PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
pw.write("欢迎您!");
pw.flush();

//5、关闭资源
pw.close();
os.close();
br.close();
isr.close();
is.close();
socket.close();
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

  
//客户端
  //1、创建客户端Socket,指定服务器地址和端口
  Socket socket =newSocket("localhost",10086);
  //2、获取输出流,向服务器端发送信息
  OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流
  PrintWriter pw =newPrintWriter(os);//将输出流包装成打印流
  pw.write("用户名:admin;密码:123");
  pw.flush();
  socket.shutdownOutput();
//3、获取输入流,并读取服务器端的响应信息
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String info = null;
while((info=br.readLine())!null){
  System.out.println("我是客户端,服务器说:"+info);
}

//4、关闭资源
br.close();
is.close();
pw.close();
os.close();
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        

  //服务器线程处理
  //和本线程相关的socket
  Socket socket =null;
  //
  public serverThread(Socket socket){
  this.socket = socket;
  }

  publicvoid run(){
//服务器处理代码
}

//============================================
//服务器代码
ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);
Socket socket =null;
int count =0;//记录客户端的数量
while(true){
socket = serverScoket.accept();
ServerThread serverThread =newServerThread(socket);
  serverThread.start();
  count++;
System.out.println("客户端连接的数量:"+count);
}

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

  
//服务器端,实现基于UDP的用户登录
  //1、创建服务器端DatagramSocket,指定端口
  DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010);
  //2、创建数据报,用于接受客户端发送的数据
  byte[] data =newbyte[1024];//
  DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length);
  //3、接受客户端发送的数据
  socket.receive(packet);//此方法在接受数据报之前会一致阻塞
  //4、读取数据
String info =newString(data,o,data.length);
System.out.println("我是服务器,客户端告诉我"+info);


//=========================================================
//向客户端响应数据
//1、定义客户端的地址、端口号、数据
InetAddress address = packet.getAddress();
int port = packet.getPort();
byte[] data2 = "欢迎您!".geyBytes();
//2、创建数据报,包含响应的数据信息
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port);
//3、响应客户端
socket.send(packet2);
//4、关闭资源
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

  //客户端
  //1、定义服务器的地址、端口号、数据
  InetAddress address =InetAddress.getByName("localhost");
  int port =10010;
  byte[] data ="用户名:admin;密码:123".getBytes();
  //2、创建数据报,包含发送的数据信息
  DatagramPacket packet = newDatagramPacket(data,data,length,address,port);
  //3、创建DatagramSocket对象
  DatagramSocket socket =newDatagramSocket();
//4、向服务器发送数据
socket.send(packet);


//接受服务器端响应数据
//======================================
//1、创建数据报,用于接受服务器端响应数据
byte[] data2 = new byte[1024];
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length);
//2、接受服务器响应的数据
socket.receive(packet2);
String raply = new String(data2,0,packet2.getLenth());
System.out.println("我是客户端,服务器说:"+reply);
//4、关闭资源
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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