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Java 中的 socket 编程详细介绍


 

 
摘要: 一,网络编程中两个主要的问题 一个是怎样准确的定位网络上一台或多台主机,还有一个就是找到主机后怎样可靠高效的进行传输数据。 在TCP/IP协议中IP层主要负责网络主机的定位,传输数据的路由,由IP地址能够唯一地确定Internet上的一台主机。
 
一,网络编程中两个主要的问题
 
一个是怎样准确的定位网络上一台或多台主机,还有一个就是找到主机后怎样可靠高效的进行传输数据。
 
在TCP/IP协议中IP层主要负责网络主机的定位,传输数据的路由,由IP地址能够唯一地确定Internet上的一台主机。
 
而TCP层则提供面向应用的可靠(tcp)的或非可靠(UDP)的传输数据机制,这是网络编程的主要对象,一般不须要关心IP层是怎样处理数据的。
 
眼下较为流行的网络编程模型是客户机/server(C/S)结构。即通信两方一方作为server等待客户提出请求并予以响应。客户则在须要服务时向server提 出申请。server一般作为守护进程始终运行,监听网络port,一旦有客户请求,就会启动一个服务进程来响应该客户,同一时候自己继续监听服务port,使后来的客户也 能及时得到服务。
 
二,两类传输协议:TCP;UDP
 
TCP是Tranfer Control Protocol的 简称,是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输,得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建 立连接,以便在TCP协议的基础上进行通信,当一个socket(通常都是server socket)等待建立连接时,还有一个socket能够要求进行连接,一旦这两个socket连接起来,它们就能够进行双向传输数据,两方都能够进行发送 或接收操作。
 
UDP是User Datagram Protocol的简称,是一种无连接的协议,每一个数据报都是一个独立的信息,包含完整的源地址或目的地址,它在网络上以不论什么可能的路径传往目的地,因此能否到达目的地,到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。
 
比较:
 
UDP:1,每一个数据报中都给出了完整的地址信息,因此无须要建立发送方和接收方的连接。
 
        2,UDP传输数据时是有限制大小的,每一个被传输的数据报必须限定在64KB之内。
 
       3,UDP是一个不可靠的协议,发送方所发送的数据报并不一定以相同的次序到达接收方
TCP:1,面向连接的协议,在socket之间进行传输数据之前必定要建立连接,所以在TCP中须要连接
 
            时间。
 
        2,TCP传输数据限制大小,一旦连接建立起来,两方的socket就能够按统一的格式传输大的  
 
                数据。
 
         3,TCP是一个可靠的协议,它确保接收方全然正确地获取发送方所发送的所有数据。
应用:
 
1,TCP在网络通信上有极强的生命力,比如远程连接(Telnet)和文件传输(FTP)都须要不定长度的数据被可靠地传输。可是可靠的传输是要付出代价的,对数据内容正确性的检验必定占用计算机的处理时间和网络的带宽,因此TCP传输的效率不如UDP高。
 
2,UDP操作简单,而且仅须要较少的监护,因此通常常使用于局域网高可靠性的分散系统中client/server应用程序。比如视频会议系统,并不要求音频视频数据绝对的正确,仅仅要保证连贯性就能够了,这样的情况下显然使用UDP会更合理一些。
 
三,基于Socket的java网络编程
 
1,什么是Socket
 
网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换,这个双向链路的一端称为一个Socket。Socket通常常使用来实现客户方和服务方的连接。Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面,一个Socket由一个IP地址和一个port号唯一确定。
 
可是,Socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种,因此两者之间是没有必定联系的。在Java环境下,Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。
 
2,Socket通讯的过程
Server端Listen(监听)某个port是否有连接请求,Client端向Server 端发出Connect(连接)请求,Server端向Client端发回Accept(接受)消息。一个连接就建立起来了。Server端和Client 端都能够通过Send,Write等解决方案与对方通信。
 
对于一个功能齐全的Socket,都要包含下面基本结构,其工作过程包含下面四个主要的步骤:
 
  (1) 创建Socket;
 
  (2) 打开连接到Socket的输入/出流;
 
  (3) 依照一定的协议对Socket进行读/写操作;
 
  (4) 关闭Socket.(在实际应用中,并未使用到显示的close,尽管许多文章都推荐如此,只是在我的程序中,可能由于程序本身比较简单,要求不高,所以并未造成什么影响。)
 
3,创建Socket
 
创建Socket
 
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client和服务端。这是两个封装得很好的类,使用很方便。其构造解决方案例如以下:
 
  Socket(InetAddress address, int port);
 
  Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);
 
  Socket(String host, int prot);
 
  Socket(String host, int prot, boolean stream);
 
  Socket(SocketImpl impl)
 
  Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)
 
  Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort)
 
  ServerSocket(int port);
 
  ServerSocket(int port, int backlog);
 
  ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)
 
  当中address、host和port分别是双向连接中还有一方的IP地址、主机名和端 口号,stream指明socket是流socket还是数据报socket,localPort表示本地主机的port号,localAddr和 bindAddr是本地机器的地址(ServerSocket的主机地址),impl是socket的父类,既能够用来创建serverSocket又可 以用来创建Socket。count则表示服务端所能支持的最大连接数。比如:学习视频网 http://www.xxspw.com
 
  Socket client = new Socket("127.0.01.", 80);
 
  ServerSocket server = new ServerSocket(80);
 
  注意,在选择port时,必须小心。每一个port提供一种特定的服务,唯独给出正确的port,才 能获得对应的服务。0~1023的port号为系统所保留,比如http服务的port号为80,telnet服务的port号为21,ftp服务的port号为23, 所以我们在选择port号时,最好选择一个大于1023的数以防止发生冲突。
 
  在创建socket时假设错误发生,将产生IOException,在程序中必须对之作出处理。所以在创建Socket或ServerSocket是必须捕获或抛出例外。
 
4,简单的Client/Server程序
 
client程序
  import java.io.*;
 
  import java.net.*;
 
  public class TalkClient {
 
    public static void main(String args[]) {
 
      try{
 
        Socket socket=new Socket("127.0.0.1",4700);
 
        //向本机的4700port发出客户请求
 
        BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
 
        //由系统标准输入设备构造BufferedReader对象
 
        PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream());
 
        //由Socket对象得到输出流,并构造PrintWriter对象
 
        BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
 
        //由Socket对象得到输入流,并构造对应的BufferedReader对象
 
        String readline;
 
        readline=sin.readLine(); //从系统标准输入读入一字符串
 
        while(!readline.equals("bye")){
 
        //若从标准输入读入的字符串为 "bye"则停止循环
 
          os.println(readline);
 
          //将从系统标准输入读入的字符串输出到Server
 
          os.flush();
 
          //刷新输出流,使Server立即收到该字符串
 
          System.out.println("Client:"+readline);
 
          //在系统标准输出上打印读入的字符串
 
          System.out.println("Server:"+is.readLine());
 
          //从Server读入一字符串,并打印到标准输出上
 
          readline=sin.readLine(); //从系统标准输入读入一字符串
 
        } //继续循环
 
        os.close(); //关闭Socket输出流
 
        is.close(); //关闭Socket输入流
 
        socket.close(); //关闭Socket
 
      }catch(Exception e) {
 
        System.out.println("Error"+e); //出错,则打印出错信息
 
      }
 
  }
 
}
 
 2. server端程序
 
  import java.io.*;
 
  import java.net.*;
 
  import java.applet.Applet;
 
  public class TalkServer{
 
    public static void main(String args[]) {
 
      try{
 
        ServerSocket server=null;
 
        try{
 
          server=new ServerSocket(4700);
 
        //创建一个ServerSocket在port4700监听客户请求
 
        }catch(Exception e) {
 
          System.out.println("can not listen to:"+e);
 
        //出错,打印出错信息
 
        }
 
        Socket socket=null;
 
        try{
 
          socket=server.accept();
 
          //使用accept()堵塞等待客户请求,有客户
 
          //请求到来则产生一个Socket对象,并继续运行
 
        }catch(Exception e) {
 
          System.out.println("Error."+e);
 
          //出错,打印出错信息
 
        }
 
        String line;
 
        BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
 
         //由Socket对象得到输入流,并构造对应的BufferedReader对象
 
        PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream());
 
         //由Socket对象得到输出流,并构造PrintWriter对象
 
        BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
 
         //由系统标准输入设备构造BufferedReader对象
 
        System.out.println("Client:"+is.readLine());
 
        //在标准输出上打印从client读入的字符串
 
        line=sin.readLine();
 
        //从标准输入读入一字符串
 
        while(!line.equals("bye")){
 
        //假设该字符串为 "bye",则停止循环
 
          os.println(line);
 
          //向client输出该字符串
 
          os.flush();
 
          //刷新输出流,使Client立即收到该字符串
 
          System.out.println("Server:"+line);
 
          //在系统标准输出上打印读入的字符串
 
          System.out.println("Client:"+is.readLine());
 
          //从Client读入一字符串,并打印到标准输出上
 
          line=sin.readLine();
 
          //从系统标准输入读入一字符串
 
        }  //继续循环
 
        os.close(); //关闭Socket输出流
 
        is.close(); //关闭Socket输入流
 
        socket.close(); //关闭Socket
 
        server.close(); //关闭ServerSocket
 
      }catch(Exception e){
 
        System.out.println("Error:"+e);
 
        //出错,打印出错信息
 
      }
 
    }
 
  }
 
5,支持多客户的client/server程序
 
前面的Client/Server程序仅仅能实现Server和一个客户的对话。在实际应用 中,往往是在server上运行一个永久的程序,它能够接收来自其他多个client的请求,提供对应的服务。为了实如今server方给多个客户提供服务的功能,须要对上 面的程序进行改造,利用多线程实现多客户机制。server总是在指定的port上监听是否有客户请求,一旦监听到客户请求,server就会启动一个专门的服务线程来响 应该客户的请求,而server本身在启动完线程之后立即又进入监听状态,等待下一个客户的到来。