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使用Socket类接收和发送数据


 

   

  网络应用分为客户端和服务端两部分,而Socket类是负责处理客户端通信的Java类。通过这个类可以连接到指定IP或域名的服务器上,并且可以和服务器互相发送和接受数据。在本文及后面的数篇文章中将详细讨论Socket类的使用,内容包括Socket类基础、各式各样的连接方式、get和set方法、连接过程中的超时以及关闭网络连接等。

  在本文中,我们将讨论使用Socket类的基本步骤和方法。一般网络客户端程序在连接服务程序时要进行以下三步操作。

  1. 连接服务器

  2. 发送和接收数据

  3. 关闭网络连接

  一、连接服务器

  在客户端可以通过两种方式来连接服务器,一种是通过IP的方式来连接服务器,而另外一种是通过域名方式来连接服务器。

  其实这两种方式从本质上来看是一种方式。在底层客户端都是通过IP来连接服务器的,但这两种方式有一定的差异,如果通过IP方式来连接服务端程序,客户端只简单地根据IP进行连接,如果通过域名来连接服务器,客户端必须通过DNS将域名解析成IP,然后再根据这个IP来进行连接。

  在很多程序设计语言或开发工具中(如C/C++、Delphi)使用域名方式连接服务器时必须自己先将域名解析成IP,然后再通过IP进行连接,而在Java中已经将域名解析功能包含在了Socket类中,因此,我们只需象使用IP一样使用域名即可。

  通过Socket类连接服务器程序最常用的方法就是通过Socket类的构造函数将IP或域名以及端口号作为参数传入Socket类中。Socket类的构造函数有很多重载形式,在这一节只讨论其中最常用的一种形式:public Socket(String host, int port)。从这个构造函数的定义来看,只需要将IP或域名以及端口号直接传入构造函数即可。下面的代码是一个连接服务端程序的例子程序:

  package mysocket;

  import java.net.*;

  public class MyConnection

  {

  public static void main(String[] args)

  {

  try

  {

  if (args.length > 0)

  {

  Socket socket = new Socket(args[0], 80);

  System.out.println(args[0] + "已连接成功!");

  }

  else

  System.out.println("请指定IP或域名!");

  }

  catch (Exception e)

  {

  System.err.println("错误信息:" + e.getMessage());

  }

  }

  }

  在上面的中,通过命令行参数将IP或域名传入程序,然后通过Socket socket = new Socket(args[0], 80)连接通过命令行参数所指定的IP或域名的80端口。由于Socket类的构造函数在定义时使用了throws,因此,在调用Socket类的构造函数时,必须使用try…catch语句来捕捉错误,或者对main函数使用throws语句来抛出错误。

  使用Socket类连接服务器可以判断一台主机有哪些端口被打开。下面的代码是一个扫描本机有哪些端口被打开的程序。

  二、发送和接收数据

  在Socket类中最重要的两个方法就是getInputStream和getOutputStream。这两个方法分别用来得到用于读取和写入数据的InputStream和OutputStream对象。在这里的InputStream读取的是服务器程序向客户端发送过来的数据,而OutputStream是客户端要向服务端程序发送的数据。

  在编写实际的网络客户端程序时,是使用getInputStream,还是使用getOutputStream,以及先使用谁后使用谁由具体的应用决定。如通过连接邮电出版社网站(www.ptpress.com.cn)的80端口(一般为HTTP协议所使用的默认端口),并且发送一个字符串,最后再读取从www.ptpress.com.cn返回的信息。

  package mysocket;

  import java.net.*;

  import java.io.*;

  public class MyConnection2

  {

  public static void main(String[] args) throws Exception

  {

  Socket socket = new Socket("www.ptpress.com.cn", 80);

  // 向服务端程序发送数据

  OutputStream ops = socket.getOutputStream();

  OutputStreamWriter opsw = new OutputStreamWriter(ops);

  BufferedWriter bw = new BufferedWriter(opsw);

  bw.write("hello world ");

  bw.flush();

  // 从服务端程序接收数据

  InputStream ips = socket.getInputStream();

  InputStreamReader ipsr = new InputStreamReader(ips);

  BufferedReader br = new BufferedReader(ipsr);

  String s = "";

  while((s = br.readLine()) != null)

  System.out.println(s);

  socket.close();

  }

  }

  在编写上面代码时要注意如下两点:

  1. 为了提高数据传输的效率,Socket类并没有在每次调用write方法后都进行数据传输,而是将这些要传输的数据写到一个缓冲区里(默认是8192个字节),然后通过flush方法将这个缓冲区里的数据一

  起发送出去,因此,bw.flush();是必须的。2. 在发送字符串时之所以在Hello World后加上 “ ”,这是因为HTTP协议头是以“ ”作为结束标志(HTTP协议的详细内容将在以后讲解),因此,通过在发送字符串后加入“ ”,可以使服务端程序认为HTTP头已经结束,可以处理了。如果不加“ ”,那么服务端程序将一直等待HTTP头的结束,也就是“ ”。如果是这样,服务端程序就不会向客户端发送响应信息,而br.readLine()将因无法读以响应信息面被阻塞,直到连接超时。

  三、关闭网络连接

  到现在为止,我们对Socket类的基本使用方法已经有了初步的了解,但在Socket类处理完数据后,最合理的收尾方法是使用Socket类的close方法关闭网络连接。虽然在中已经使用了close方法,但使网络连接关闭的方法不仅仅只有close方法,下面就让我们看看Java在什么情况下可以使网络连接关闭。

  可以引起网络连接关闭的情况有以下4种:

  1. 直接调用Socket类的close方法。

  2. 只要Socket类的InputStream和OutputStream有一个关闭,网络连接自动关闭(必须通过调用InputStream和OutputStream的close方法关闭流,才能使网络可爱接自动关闭)。

  3. 在程序退出时网络连接自动关闭。

  4. 将Socket对象设为null或未关闭最使用new Socket(…)建立新对象后,由JVM的垃圾回收器回收为Socket对象分配的内存空间后自动关闭网络连接。

  虽然这4种方法都可以达到同样的目的,但一个健壮的网络程序最好使用第1种或第2种方法关闭网络连接。这是因为第3种和第4种方法一般并不会马上关闭网络连接,如果是这样的话,对于某些应用程序,将会遗留大量无用的网络连接,这些网络连接会占用大量的系统资源。

  在Socket对象被关闭后,我们可以通过isClosed方法来判断某个Socket对象是否处于关闭状态。然而使用isClosed方法所返回的只是Socket对象的当前状态,也就是说,不管Socket对象是否曾经连接成功过,只要处于关闭状态,isClosde就返回true。如果只是建立一个未连接的Socket对象,isClose也同样返回true。如下面的代码将输出false。

  Socket socket = new Socket();

  System.out.println(socket.isClosed());

  除了isClose方法,Socket类还有一个isConnected方法来判断Socket对象是否连接成功。看到这个名字,也许读者会产生误解。其实isConnected方法所判断的并不是Socket对象的当前连接状态,而是Socket对象是否曾经连接成功过,如果成功连接过,即使现在isClose返回true,isConnected仍然返回true。因此,要判断当前的Socket对象是否处于连接状态,必须同时使用isClose和isConnected方法,即只有当isClose返回false,isConnected返回true的时候Socket对象才处于连接状态。下面的代码演示了上述Socket对象的各种状态的产生过程。

  package mysocket;

  import java.net.*;

  public class MyCloseConnection

  {

  public static void printState(Socket socket, String name)

  {

  System.out.println(name + ".isClosed():" + socket.isClosed());

  System.out.println(name + ".isConnected():" + socket.isConnected());

  if (socket.isClosed() == false && socket.isConnected() == true)

  System.out.println(name + "处于连接状态!");

  else

  System.out.println(name + "处于非连接状态!");

  System.out.println();

  }

  public static void main(String[] args) throws Exception

  {

  Socket socket1 = null, socket2 = null;

  socket1 = new Socket("www.ptpress.com.cn", 80);

  printState(socket1, "socket1");

  socket1.getOutputStream().close();

  printState(socket1, "socket1");

  socket2 = new Socket();

  printState(socket2, "socket2");

  socket2.close();

  printState(socket2, "socket2");

  }

  }

  运行上面的代码后,将有如下的输出结果:

  socket1.isClosed():false

  socket1.isConnected():true

  socket1处于连接状态!

  socket1.isClosed():true

  socket1.isConnected():true

  socket1处于非连接状态!

  socket2.isClosed():false

  socket2.isConnected():false

  socket2处于非连接状态!

  socket2.isClosed():true

  socket2.isConnected():false

  socket2处于非连接状态!

  从输出结果可以看出,在socket1的OutputStream关闭后,socket1也自动关闭了。而在上面的代码我们可以看出,对于一个并未连接到服务端的Socket对象socket2,它的isClosed方法为false,而要想让socket2的isClosed方法返回true,必须使用socket2.close显示地调用close方法。

  虽然在大多数的时候可以直接使用Socket类或输入输出流的close方法关闭网络连接,但有时我们只希望关闭OutputStream或InputStream,而在关闭输入输出流的同时,并不关闭网络连接。这就需要用到Socket类的另外两个方法:shutdownInput和shutdownOutput,这两个方法只关闭相应的输入、输出流,而它们并没有同时关闭网络连接的功能。和isClosed、isConnected方法一样,Socket类也提供了两个方法来判断Socket对象的输入、输出流是否被关闭,这两个方法是isInputShutdown()和isOutputShutdown()。下面的代码演示了只关闭输入、输出流的过程:

  package mysocket;

  import java.net.*;

  public class MyCloseConnection1

  {

  public static void printState(Socket socket)

  {

  System.out.println("isInputShutdown:" + socket.isInputShutdown());

  System.out.println("isOutputShutdown:" + socket.isOutputShutdown());

  System.out.println("isClosed:" + socket.isClosed());

  System.out.println();

  }

  public static void main(String[] args) throws Exception

  {

  Socket socket = new Socket("www.ptpress.com.cn", 80);

  printState(socket);

  socket.shutdownInput();

  printState(socket);

  socket.shutdownOutput();

  printState(socket);

  }

  }

  在运行上面的代后,将得到如下的输出结果:

  isInputShutdown:false

  isOutputShutdown:false

  isClosed:false

  isInputShutdown:true

  isOutputShutdown:false

  isClosed:false

  isInputShutdown:true

  isOutputShutdown:true

  isClosed:false

  从输出结果可以看出,isClosed方法一直返回false,因此,可以肯定,shutdownInput和shutdownOutput并不影响Socket对象的状态。