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Java Socket編程----通信是這樣煉成的

開發(fā) 后端
Java最初是作為網絡編程語言出現(xiàn)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(xiàn)實,而在網絡編程中,使用最多的就是Socket。像大家熟悉的QQ、MSN都使用了Socket相關的技術。下面就讓我們一起揭開Socket的神秘面紗。

Java最初是作為網絡編程語言出現(xiàn)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(xiàn)實,而在網絡編程中,使用最多的就是Socket。像大家熟悉的QQ、MSN都使用了Socket相關的技術。下面就讓我們一起揭開Socket的神秘面紗。

Socket編程

一、網絡基礎知識(參考計算機網絡)

關于計算機網絡部分可以參考相關博客:

TCP/IP協(xié)議棧及OSI參考模型詳解》

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

1、兩臺計算機間進行通訊需要以下三個條件:

IP地址、協(xié)議、端口號

2、TCP/IP協(xié)議:

是目前世界上應用最為廣泛的協(xié)議,是以TCP和IP為基礎的不同層次上多個協(xié)議的集合,也成TCP/IP協(xié)議族、或TCP/IP協(xié)議棧

TCP:Transmission Control Protocol 傳輸控制協(xié)議

IP:Internet Protocol 互聯(lián)網協(xié)議

3、TCP/IP五層模型

應用層:HTTP、FTP、SMTP、Telnet等

傳輸層:TCP/IP

網絡層:

數(shù)據(jù)鏈路層:

物理層:網線、雙絞線、網卡等

4、IP地址

為實現(xiàn)網絡中不同計算機之間的通信,每臺計算機都必須有一個唯一的標識---IP地址。

32位二進制

5、端口

區(qū)分一臺主機的多個不同應用程序,端口號范圍為0-65535,其中0-1023位為系統(tǒng)保留。

如:HTTP:80FTP: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信鏈路的終結點,是TCP和UDP的基礎

6、Socket套接字:

網絡上具有唯一標識的IP地址和端口組合在一起才能構成唯一能識別的標識符套接字。

Socket原理機制:

通信的兩端都有Socket

網絡通信其實就是Socket間的通信

數(shù)據(jù)在兩個Socket間通過IO傳輸      

7、Java中的網絡支持

針對網絡通信的不同層次,Java提供了不同的API,其提供的網絡功能有四大類:

InetAddress:用于標識網絡上的硬件資源,主要是IP地址

URL:統(tǒng)一資源定位符,通過URL可以直接讀取或寫入網絡上的數(shù)據(jù)

Sockets:使用TCP協(xié)議實現(xiàn)的網絡通信Socket相關的類

Datagram:使用UDP協(xié)議,將數(shù)據(jù)保存在用戶數(shù)據(jù)報中,通過網絡進行通信。

二、InetAddress

InetAddress類用于標識網絡上的硬件資源,標識互聯(lián)網協(xié)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(jié)數(shù)組形式的IP地址,以點分隔的四部分 
  6.  
  7. //獲取其他主機的InetAddress實例 
  8. InetAddress address2 =InetAddress.getByName("其他主機名"); 
  9. InetAddress address3 =InetAddress.getByName("IP地址"); 

 三、URL類

 

  1. //創(chuàng)建一個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(shù),#表示錨點 
  4. url.getProtocol();//獲取協(xié)議 
  5. url.getHost();//獲取主機 
  6. url.getPort();//如果沒有指定端口號,根據(jù)協(xié)議不同使用默認端口。此時getPort()方法的返回值為 -1 
  7. url.getPath();//獲取文件路徑 
  8. url.getFile();//文件名,包括文件路徑+參數(shù) 
  9. url.getRef();//相對路徑,就是錨點,即#號后面的內容 
  10. url.getQuery();//查詢字符串,即參數(shù) 

 

2、使用URL讀取網頁內容

通過URL對象的openStream()方法可以得到指定資源的輸入流,通過流能夠讀取或訪問網頁上的資源  

  1.  

    1. //使用URL讀取網頁內容 
    2. //創(chuàng)建一個URL實例 
    3. URL url =new URL("http://www.baidu.com"); 
    4. InputStream is = url.openStream();//通過openStream方法獲取資源的字節(jié)輸入流 
    5. InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is,"UTF-8");//將字節(jié)輸入流轉換為字符輸入流,如果不指定編碼,中文可能會出現(xiàn)亂碼 
    6. BufferedReader br =newBufferedReader(isr);//為字符輸入流添加緩沖,提高讀取效率 
    7. String data = br.readLine();//讀取數(shù)據(jù) 
    8. while(data!=null){ 
    9. System.out.println(data);//輸出數(shù)據(jù) 
    10. data = br.readerLine(); 
    11. br.close(); 
    12. isr.colose(); 
    13. is.close(); 

四、TCP編程

1、TCP協(xié)議是面向連接的、可靠的、有序的、以字節(jié)流的方式發(fā)送數(shù)據(jù),通過三次握手方式建立連接,形成傳輸數(shù)據(jù)的通道,在連接中進行大量數(shù)據(jù)的傳輸,效率會稍低

2、Java中基于TCP協(xié)議實現(xiàn)網絡通信的類

客戶端的Socket類

服務器端的ServerSocket類

        

3、Socket通信的步驟

① 創(chuàng)建ServerSocket和Socket

② 打開連接到Socket的輸入/輸出流

③ 按照協(xié)議對Socket進行讀/寫操作

④ 關閉輸入輸出流、關閉Socket

4、服務器端:

① 創(chuàng)建ServerSocket對象,綁定監(jiān)聽端口

② 通過accept()方法監(jiān)聽客戶端請求

③ 連接建立后,通過輸入流讀取客戶端發(fā)送的請求信息

④ 通過輸出流向客戶端發(fā)送鄉(xiāng)音信息

⑤ 關閉相關資源

    1. /** 
    2.  * 基于TCP協(xié)議的Socket通信,實現(xiàn)用戶登錄,服務端 
    3. */ 
    4. //1、創(chuàng)建一個服務器端Socket,即ServerSocket,指定綁定的端口,并監(jiān)聽此端口 
    5. ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);//1024-65535的某個端口 
    6. //2、調用accept()方法開始監(jiān)聽,等待客戶端的連接 
    7. Socket socket = serverSocket.accept(); 
    8. //3、獲取輸入流,并讀取客戶端信息 
    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. socket.shutdownInput();//關閉輸入流 
    16. //4、獲取輸出流,響應客戶端的請求 
    17. OutputStream os = socket.getOutputStream(); 
    18. PrintWriter pw = new PrintWriter(os); 
    19. pw.write("歡迎您!"); 
    20. pw.flush(); 
    21.  
    22.  
    23. //5、關閉資源 
    24. pw.close(); 
    25. os.close(); 
    26. br.close(); 
    27. isr.close(); 
    28. is.close(); 
    29. socket.close(); 
    30. serverSocket.close(); 

     5、客戶端:

① 創(chuàng)建Socket對象,指明需要連接的服務器的地址和端口號

② 連接建立后,通過輸出流想服務器端發(fā)送請求信息

③ 通過輸入流獲取服務器響應的信息

④ 關閉響應資源 

  1.  

    1. //客戶端 
    2. //1、創(chuàng)建客戶端Socket,指定服務器地址和端口 
    3. Socket socket =newSocket("localhost",10086); 
    4. //2、獲取輸出流,向服務器端發(fā)送信息 
    5. OutputStream os = socket.getOutputStream();//字節(jié)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. //3、獲取輸入流,并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. //4、關閉資源 
    18. br.close(); 
    19. is.close(); 
    20. pw.close(); 
    21. os.close(); 
    22. socket.close(); 

     

     

    6、應用多線程實現(xiàn)服務器與多客戶端之間的通信

     

① 服務器端創(chuàng)建ServerSocket,循環(huán)調用accept()等待客戶端連接

② 客戶端創(chuàng)建一個socket并請求和服務器端連接

③ 服務器端接受苦讀段請求,創(chuàng)建socket與該客戶建立專線連接

④ 建立連接的兩個socket在一個單獨的線程上對話

⑤ 服務器端繼續(xù)等待新的連接        

 

  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. publicvoid run(){ 
  9. //服務器處理代碼 
  10.  
  11. //============================================ 
  12. //服務器代碼 
  13. ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086); 
  14. Socket socket =null
  15. int count =0;//記錄客戶端的數(shù)量 
  16. while(true){ 
  17. socket = serverScoket.accept(); 
  18. ServerThread serverThread =newServerThread(socket); 
  19.  serverThread.start(); 
  20.  count++; 
  21. System.out.println("客戶端連接的數(shù)量:"+count); 

五、UDP編程

UDP協(xié)議(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)是無連接的、不可靠的、無序的,速度快

進行數(shù)據(jù)傳輸時,首先將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)定義成數(shù)據(jù)報(Datagram),大小限制在64k,在數(shù)據(jù)報中指明數(shù)據(jù)索要達到的Socket(主機地址和端口號),然后再將數(shù)據(jù)報發(fā)送出去

DatagramPacket類:表示數(shù)據(jù)報包

DatagramSocket類:進行端到端通信的類

1、服務器端實現(xiàn)步驟

① 創(chuàng)建DatagramSocket,指定端口號

② 創(chuàng)建DatagramPacket

③ 接受客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)信息

④ 讀取數(shù)據(jù)

  1.  

    1. //服務器端,實現(xiàn)基于UDP的用戶登錄 
    2. //1、創(chuàng)建服務器端DatagramSocket,指定端口 
    3. DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010); 
    4. //2、創(chuàng)建數(shù)據(jù)報,用于接受客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù) 
    5. byte[] data =newbyte[1024];// 
    6. DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length); 
    7. //3、接受客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù) 
    8. socket.receive(packet);//此方法在接受數(shù)據(jù)報之前會一致阻塞 
    9. //4、讀取數(shù)據(jù) 
    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(shù)據(jù) 
    16. //1、定義客戶端的地址、端口號、數(shù)據(jù) 
    17. InetAddress address = packet.getAddress(); 
    18. int port = packet.getPort(); 
    19. byte[] data2 = "歡迎您!".geyBytes(); 
    20. //2、創(chuàng)建數(shù)據(jù)報,包含響應的數(shù)據(jù)信息 
    21. DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port); 
    22. //3、響應客戶端 
    23. socket.send(packet2); 
    24. //4、關閉資源 
    25. socket.close(); 

    2、客戶端實現(xiàn)步驟

① 定義發(fā)送信息

② 創(chuàng)建DatagramPacket,包含將要發(fā)送的信息

③ 創(chuàng)建DatagramSocket

④ 發(fā)送數(shù)據(jù)

  1.  

    1. //客戶端 
    2. //1、定義服務器的地址、端口號、數(shù)據(jù) 
    3. InetAddress address =InetAddress.getByName("localhost"); 
    4. int port =10010
    5. byte[] data ="用戶名:admin;密碼:123".getBytes(); 
    6. //2、創(chuàng)建數(shù)據(jù)報,包含發(fā)送的數(shù)據(jù)信息 
    7. DatagramPacket packet = newDatagramPacket(data,data,length,address,port); 
    8. //3、創(chuàng)建DatagramSocket對象 
    9. DatagramSocket socket =newDatagramSocket(); 
    10. //4、向服務器發(fā)送數(shù)據(jù) 
    11. socket.send(packet); 
    12.  
    13.  
    14. //接受服務器端響應數(shù)據(jù) 
    15. //====================================== 
    16. //1、創(chuàng)建數(shù)據(jù)報,用于接受服務器端響應數(shù)據(jù) 
    17. byte[] data2 = new byte[1024]; 
    18. DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length); 
    19. //2、接受服務器響應的數(shù)據(jù) 
    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. //4、關閉資源 
    24. socket.close(); 

    六、注意問題:

 1、多線程的優(yōu)先級問題:

根據(jù)實際的經驗,適當?shù)慕档蛢?yōu)先級,否側可能會有程序運行效率低的情況

 2、是否關閉輸出流和輸入流:

對于同一個socket,如果關閉了輸出流,則與該輸出流關聯(lián)的socket也會被關閉,所以一般不用關閉流,直接關閉socket即可

 3、使用TCP通信傳輸對象,IO中序列化部分

 4、socket編程傳遞文件,IO流部分

 

 

責任編輯:王雪燕 來源: 博客園
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