Java Socket编程----通信是这样炼成的

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》
       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.  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.  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
           
            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.  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.  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.  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.  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
 
 





posted @ 2015-09-07 23:47  rocomp  阅读(256818)  评论(14编辑  收藏