Java Socket編程----通訊是這樣煉成的

時間 2019-11-11

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Java最初是做爲網絡編程語言出現的，其對網絡提供了高度的支持，使得客戶端和服務器的溝通變成了現實，而在網絡編程中，使用最多的就是Socket。像你們熟悉的QQ、MSN都使用了Socket相關的技術。下面就讓咱們一塊兒揭開Socket的神祕面紗。html

Socket編程

1、網絡基礎知識（參考計算機網絡）

關於計算機網絡部分能夠參考相關博客：

《TCP/IP協議棧及OSI參考模型詳解》

http://wangdy.blog.51cto.com/3845563/1588379

一、兩臺計算機間進行通信須要如下三個條件：

IP地址、協議、端口號

二、TCP/IP協議：

是目前世界上應用最爲普遍的協議，是以TCP和IP爲基礎的不一樣層次上多個協議的集合，也成TCP/IP協議族、或TCP/IP協議棧

TCP：Transmission Control Protocol 傳輸控制協議

IP：Internet Protocol 互聯網協議

三、TCP/IP五層模型

應用層：HTTP、FTP、SMTP、Telnet等

傳輸層：TCP/IP

網絡層：

數據鏈路層：

物理層：網線、雙絞線、網卡等

四、IP地址

爲實現網絡中不一樣計算機之間的通訊，每臺計算機都必須有一個惟一的標識---IP地址。

32位二進制

五、端口

區分一臺主機的多個不一樣應用程序，端口號範圍爲0-65535，其中0-1023位爲系統保留。

如：HTTP：80 FTP：21 Telnet：23

IP地址+端口號組成了所謂的Socket，Socket是網絡上運行的程序之間雙向通訊鏈路的終結點，是TCP和UDP的基礎

六、Socket套接字：

網絡上具備惟一標識的IP地址和端口組合在一塊兒才能構成惟一能識別的標識符套接字。

Socket原理機制：

通訊的兩端都有Socket

網絡通訊其實就是Socket間的通訊

數據在兩個Socket間經過IO傳輸

七、Java中的網絡支持

針對網絡通訊的不一樣層次，Java提供了不一樣的API，其提供的網絡功能有四大類：

InetAddress:用於標識網絡上的硬件資源，主要是IP地址

URL：統一資源定位符，經過URL能夠直接讀取或寫入網絡上的數據

Sockets：使用TCP協議實現的網絡通訊Socket相關的類

Datagram:使用UDP協議，將數據保存在用戶數據報中，經過網絡進行通訊。

2、InetAddress

InetAddress類用於標識網絡上的硬件資源，標識互聯網協議(IP)地址。

該類沒有構造方法

1 //獲取本機的InetAddress實例
2 InetAddress address =InetAddress.getLocalHost();
3 address.getHostName();//獲取計算機名
4 address.getHostAddress();//獲取IP地址
5 byte[] bytes = address.getAddress();//獲取字節數組形式的IP地址,以點分隔的四部分
6 
7 //獲取其餘主機的InetAddress實例
8 InetAddress address2 =InetAddress.getByName("其餘主機名");
9 InetAddress address3 =InetAddress.getByName("IP地址");

3、URL類

一、URL(Uniform Resource Locator)統一資源定位符，表示Internet上某一資源的地址，協議名：資源名稱

 1 //建立一個URL的實例
 2 URL baidu =new URL("http://www.baidu.com");
 3 URL url =new URL(baidu,"/index.html?username=tom#test");//？表示參數，#表示錨點
 4 url.getProtocol();//獲取協議
 5 url.getHost();//獲取主機
 6 url.getPort();//若是沒有指定端口號，根據協議不一樣使用默認端口。此時getPort()方法的返回值爲 -1
 7 url.getPath();//獲取文件路徑
 8 url.getFile();//文件名，包括文件路徑+參數
 9 url.getRef();//相對路徑，就是錨點，即#號後面的內容
10 url.getQuery();//查詢字符串，即參數

二、使用URL讀取網頁內容

經過URL對象的openStream()方法能夠獲得指定資源的輸入流，經過流可以讀取或訪問網頁上的資源

 1 //使用URL讀取網頁內容
 2 //建立一個URL實例
 3 URL url =new URL("http://www.baidu.com");
 4 InputStream is = url.openStream();//經過openStream方法獲取資源的字節輸入流
 5 InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is,"UTF-8");//將字節輸入流轉換爲字符輸入流,若是不指定編碼，中文可能會出現亂碼
 6 BufferedReader br =newBufferedReader(isr);//爲字符輸入流添加緩衝，提升讀取效率
 7 String data = br.readLine();//讀取數據
 8 while(data!=null){
 9 System.out.println(data);//輸出數據
10 data = br.readerLine();
11 }
12 br.close();
13 isr.colose();
14 is.close();

4、TCP編程

一、TCP協議是面向鏈接的、可靠的、有序的、以字節流的方式發送數據，經過三次握手方式創建鏈接，造成傳輸數據的通道，在鏈接中進行大量數據的傳輸，效率會稍低

二、Java中基於TCP協議實現網絡通訊的類

客戶端的Socket類

服務器端的ServerSocket類

三、Socket通訊的步驟

① 建立ServerSocket和Socket

② 打開鏈接到Socket的輸入/輸出流

③ 按照協議對Socket進行讀/寫操做

④ 關閉輸入輸出流、關閉Socket

四、服務器端：

① 建立ServerSocket對象，綁定監聽端口

② 經過accept()方法監聽客戶端請求

③ 鏈接創建後，經過輸入流讀取客戶端發送的請求信息

④ 經過輸出流向客戶端發送鄉音信息

⑤ 關閉相關資源

 1 /**
 2  * 基於TCP協議的Socket通訊，實現用戶登陸，服務端
 3 */
 4 //一、建立一個服務器端Socket，即ServerSocket，指定綁定的端口，並監聽此端口
 5 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);//1024-65535的某個端口
 6 //二、調用accept()方法開始監聽，等待客戶端的鏈接
 7 Socket socket = serverSocket.accept();
 8 //三、獲取輸入流，並讀取客戶端信息
 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("我是服務器，客戶端說："+info)；
15 }
16 socket.shutdownInput();//關閉輸入流
17 //四、獲取輸出流，響應客戶端的請求
18 OutputStream os = socket.getOutputStream();
19 PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
20 pw.write("歡迎您！");
21 pw.flush();
22 
23 
24 //五、關閉資源
25 pw.close();
26 os.close();
27 br.close();
28 isr.close();
29 is.close();
30 socket.close();
31 serverSocket.close();

五、客戶端：編程

① 建立Socket對象，指明須要鏈接的服務器的地址和端口號

② 鏈接創建後，經過輸出流想服務器端發送請求信息

③ 經過輸入流獲取服務器響應的信息

④ 關閉響應資源

 1 //客戶端
 2 //一、建立客戶端Socket，指定服務器地址和端口
 3 Socket socket =newSocket("localhost",10086);
 4 //二、獲取輸出流，向服務器端發送信息
 5 OutputStream os = socket.getOutputStream();//字節輸出流
 6 PrintWriter pw =newPrintWriter(os);//將輸出流包裝成打印流
 7 pw.write("用戶名：admin；密碼：123");
 8 pw.flush();
 9 socket.shutdownOutput();
10 //三、獲取輸入流，並讀取服務器端的響應信息
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("我是客戶端，服務器說："+info);
16 }
17 
18 //四、關閉資源
19 br.close();
20 is.close();
21 pw.close();
22 os.close();
23 socket.close();

六、應用多線程實現服務器與多客戶端之間的通訊數組

① 服務器端建立ServerSocket，循環調用accept()等待客戶端鏈接

② 客戶端建立一個socket並請求和服務器端鏈接

③ 服務器端接受苦讀段請求，建立socket與該客戶創建專線鏈接

④ 創建鏈接的兩個socket在一個單獨的線程上對話

⑤ 服務器端繼續等待新的鏈接

 1 //服務器線程處理
 2 //和本線程相關的socket
 3 Socket socket =null;
 4 //
 5 public serverThread(Socket socket){
 6 this.socket = socket;
 7 }
 8 
 9 publicvoid run(){
10 //服務器處理代碼
11 }
12 
13 //============================================
14 //服務器代碼
15 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);
16 Socket socket =null;
17 int count =0;//記錄客戶端的數量
18 while(true){
19 socket = serverScoket.accept();
20 ServerThread serverThread =newServerThread(socket);
21  serverThread.start();
22  count++;
23 System.out.println("客戶端鏈接的數量："+count);
24 }

5、UDP編程

UDP協議（用戶數據報協議）是無鏈接的、不可靠的、無序的,速度快

進行數據傳輸時，首先將要傳輸的數據定義成數據報（Datagram），大小限制在64k，在數據報中指明數據索要達到的Socket（主機地址和端口號），而後再將數據報發送出去

DatagramPacket類:表示數據報包

DatagramSocket類：進行端到端通訊的類

一、服務器端實現步驟

① 建立DatagramSocket，指定端口號

② 建立DatagramPacket

③ 接受客戶端發送的數據信息

④ 讀取數據

 1 //服務器端，實現基於UDP的用戶登陸
 2 //一、建立服務器端DatagramSocket，指定端口
 3 DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010);
 4 //二、建立數據報，用於接受客戶端發送的數據
 5 byte[] data =newbyte[1024];//
 6 DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length);
 7 //三、接受客戶端發送的數據
 8 socket.receive(packet);//此方法在接受數據報以前會一致阻塞
 9 //四、讀取數據
10 String info =newString(data,o,data.length);
11 System.out.println("我是服務器，客戶端告訴我"+info);
12 
13 
14 //=========================================================
15 //向客戶端響應數據
16 //一、定義客戶端的地址、端口號、數據
17 InetAddress address = packet.getAddress();
18 int port = packet.getPort();
19 byte[] data2 = "歡迎您！".geyBytes();
20 //二、建立數據報，包含響應的數據信息
21 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port);
22 //三、響應客戶端
23 socket.send(packet2);
24 //四、關閉資源
25 socket.close();

二、客戶端實現步驟服務器

① 定義發送信息

② 建立DatagramPacket，包含將要發送的信息

③ 建立DatagramSocket

④ 發送數據

 1 //客戶端
 2 //一、定義服務器的地址、端口號、數據
 3 InetAddress address =InetAddress.getByName("localhost");
 4 int port =10010;
 5 byte[] data ="用戶名：admin;密碼：123".getBytes();
 6 //二、建立數據報，包含發送的數據信息
 7 DatagramPacket packet = newDatagramPacket(data,data,length,address,port);
 8 //三、建立DatagramSocket對象
 9 DatagramSocket socket =newDatagramSocket();
10 //四、向服務器發送數據
11 socket.send(packet);
12 
13 
14 //接受服務器端響應數據
15 //======================================
16 //一、建立數據報，用於接受服務器端響應數據
17 byte[] data2 = new byte[1024];
18 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length);
19 //二、接受服務器響應的數據
20 socket.receive(packet2);
21 String raply = new String(data2,0,packet2.getLenth());
22 System.out.println("我是客戶端，服務器說："+reply);
23 //四、關閉資源
24 socket.close();