Java Socket編程----通信是這樣煉成的
Java最初是作為網(wǎng)絡(luò)編程語(yǔ)言出現(xiàn)的,其對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供了高度的支持,使得客戶(hù)端和服務(wù)器的溝通變成了現(xiàn)實(shí),而在網(wǎng)絡(luò)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(guān)的技術(shù)。下面就讓我們一起揭開(kāi)Socket的神秘面紗。
Socket編程
一、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)(參考計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))
關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部分可以參考相關(guān)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(tái)計(jì)算機(jī)間進(jìn)行通訊需要以下三個(gè)條件:
IP地址、協(xié)議、端口號(hào)
2、TCP/IP協(xié)議:
是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的協(xié)議,是以TCP和IP為基礎(chǔ)的不同層次上多個(gè)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(wǎng)協(xié)議
3、TCP/IP五層模型
應(yīng)用層:HTTP、FTP、SMTP、Telnet等
傳輸層:TCP/IP
網(wǎng)絡(luò)層:
數(shù)據(jù)鏈路層:
物理層:網(wǎng)線(xiàn)、雙絞線(xiàn)、網(wǎng)卡等
4、IP地址
為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中不同計(jì)算機(jī)之間的通信,每臺(tái)計(jì)算機(jī)都必須有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)---IP地址。
32位二進(jìn)制
5、端口
區(qū)分一臺(tái)主機(jī)的多個(gè)不同應(yīng)用程序,端口號(hào)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(hào)組成了所謂的Socket,Socket是網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的程序之間雙向通信鏈路的終結(jié)點(diǎn),是TCP和UDP的基礎(chǔ)
6、Socket套接字:
網(wǎng)絡(luò)上具有唯一標(biāo)識(shí)的IP地址和端口組合在一起才能構(gòu)成唯一能識(shí)別的標(biāo)識(shí)符套接字。
Socket原理機(jī)制:
通信的兩端都有Socket
網(wǎng)絡(luò)通信其實(shí)就是Socket間的通信
數(shù)據(jù)在兩個(gè)Socket間通過(guò)IO傳輸
7、Java中的網(wǎng)絡(luò)支持
針對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的不同層次,Java提供了不同的API,其提供的網(wǎng)絡(luò)功能有四大類(lèi):
InetAddress:用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的硬件資源,主要是IP地址
URL:統(tǒng)一資源定位符,通過(guò)URL可以直接讀取或?qū)懭刖W(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)
Sockets:使用TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)通信Socket相關(guān)的類(lèi)
Datagram:使用UDP協(xié)議,將數(shù)據(jù)保存在用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)中,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
二、InetAddress
InetAddress類(lèi)用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的硬件資源,標(biāo)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)地址。
該類(lèi)沒(méi)有構(gòu)造方法
- //獲取本機(jī)的InetAddress實(shí)例
- InetAddress address =InetAddress.getLocalHost();
- address.getHostName();//獲取計(jì)算機(jī)名
- address.getHostAddress();//獲取IP地址
- byte[] bytes = address.getAddress();//獲取字節(jié)數(shù)組形式的IP地址,以點(diǎn)分隔的四部分
- //獲取其他主機(jī)的InetAddress實(shí)例
- InetAddress address2 =InetAddress.getByName("其他主機(jī)名");
- InetAddress address3 =InetAddress.getByName("IP地址");
三、URL類(lèi)
- //創(chuàng)建一個(gè)URL的實(shí)例
- URL baidu =new URL("http://www.baidu.com");
- URL url =new URL(baidu,"/index.html?username=tom#test");//?表示參數(shù),#表示錨點(diǎn)
- url.getProtocol();//獲取協(xié)議
- url.getHost();//獲取主機(jī)
- url.getPort();//如果沒(méi)有指定端口號(hào),根據(jù)協(xié)議不同使用默認(rèn)端口。此時(shí)getPort()方法的返回值為 -1
- url.getPath();//獲取文件路徑
- url.getFile();//文件名,包括文件路徑+參數(shù)
- url.getRef();//相對(duì)路徑,就是錨點(diǎn),即#號(hào)后面的內(nèi)容
- url.getQuery();//查詢(xún)字符串,即參數(shù)
2、使用URL讀取網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容
通過(guò)URL對(duì)象的openStream()方法可以得到指定資源的輸入流,通過(guò)流能夠讀取或訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)頁(yè)上的資源
-
- //使用URL讀取網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容
- //創(chuàng)建一個(gè)URL實(shí)例
- URL url =new URL("http://www.baidu.com");
- InputStream is = url.openStream();//通過(guò)openStream方法獲取資源的字節(jié)輸入流
- InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is,"UTF-8");//將字節(jié)輸入流轉(zhuǎn)換為字符輸入流,如果不指定編碼,中文可能會(huì)出現(xiàn)亂碼
- BufferedReader br =newBufferedReader(isr);//為字符輸入流添加緩沖,提高讀取效率
- String data = br.readLine();//讀取數(shù)據(jù)
- while(data!=null){
- System.out.println(data);//輸出數(shù)據(jù)
- data = br.readerLine();
- }
- br.close();
- isr.colose();
- 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(guò)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(jìn)行大量數(shù)據(jù)的傳輸,效率會(huì)稍低
2、Java中基于TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的類(lèi)
客戶(hù)端的Socket類(lèi)
服務(wù)器端的ServerSocket類(lèi)
3、Socket通信的步驟
① 創(chuàng)建ServerSocket和Socket
② 打開(kāi)連接到Socket的輸入/輸出流
③ 按照協(xié)議對(duì)Socket進(jìn)行讀/寫(xiě)操作
④ 關(guān)閉輸入輸出流、關(guān)閉Socket
4、服務(wù)器端:
① 創(chuàng)建ServerSocket對(duì)象,綁定監(jiān)聽(tīng)端口
② 通過(guò)accept()方法監(jiān)聽(tīng)客戶(hù)端請(qǐng)求
③ 連接建立后,通過(guò)輸入流讀取客戶(hù)端發(fā)送的請(qǐng)求信息
④ 通過(guò)輸出流向客戶(hù)端發(fā)送鄉(xiāng)音信息
⑤ 關(guān)閉相關(guān)資源
-
- /**
- * 基于TCP協(xié)議的Socket通信,實(shí)現(xiàn)用戶(hù)登錄,服務(wù)端
- */
- //1、創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)器端Socket,即ServerSocket,指定綁定的端口,并監(jiān)聽(tīng)此端口
- ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);//1024-65535的某個(gè)端口
- //2、調(diào)用accept()方法開(kāi)始監(jiān)聽(tīng),等待客戶(hù)端的連接
- Socket socket = serverSocket.accept();
- //3、獲取輸入流,并讀取客戶(hù)端信息
- InputStream is = socket.getInputStream();
- InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is);
- BufferedReader br =newBufferedReader(isr);
- String info =null;
- while((info=br.readLine())!=null){
- System.out.println("我是服務(wù)器,客戶(hù)端說(shuō):"+info);
- }
- socket.shutdownInput();//關(guān)閉輸入流
- //4、獲取輸出流,響應(yīng)客戶(hù)端的請(qǐng)求
- OutputStream os = socket.getOutputStream();
- PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
- pw.write("歡迎您!");
- pw.flush();
- //5、關(guān)閉資源
- pw.close();
- os.close();
- br.close();
- isr.close();
- is.close();
- socket.close();
- serverSocket.close();
5、客戶(hù)端:
① 創(chuàng)建Socket對(duì)象,指明需要連接的服務(wù)器的地址和端口號(hào)
② 連接建立后,通過(guò)輸出流想服務(wù)器端發(fā)送請(qǐng)求信息
③ 通過(guò)輸入流獲取服務(wù)器響應(yīng)的信息
④ 關(guān)閉響應(yīng)資源
-
- //客戶(hù)端
- //1、創(chuàng)建客戶(hù)端Socket,指定服務(wù)器地址和端口
- Socket socket =newSocket("localhost",10086);
- //2、獲取輸出流,向服務(wù)器端發(fā)送信息
- OutputStream os = socket.getOutputStream();//字節(jié)輸出流
- PrintWriter pw =newPrintWriter(os);//將輸出流包裝成打印流
- pw.write("用戶(hù)名:admin;密碼:123");
- pw.flush();
- socket.shutdownOutput();
- //3、獲取輸入流,并讀取服務(wù)器端的響應(yīng)信息
- InputStream is = socket.getInputStream();
- BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
- String info = null;
- while((info=br.readLine())!null){
- System.out.println("我是客戶(hù)端,服務(wù)器說(shuō):"+info);
- }
- //4、關(guān)閉資源
- br.close();
- is.close();
- pw.close();
- os.close();
- socket.close();
① 服務(wù)器端創(chuàng)建ServerSocket,循環(huán)調(diào)用accept()等待客戶(hù)端連接
② 客戶(hù)端創(chuàng)建一個(gè)socket并請(qǐng)求和服務(wù)器端連接
③ 服務(wù)器端接受苦讀段請(qǐng)求,創(chuàng)建socket與該客戶(hù)建立專(zhuān)線(xiàn)連接
④ 建立連接的兩個(gè)socket在一個(gè)單獨(dú)的線(xiàn)程上對(duì)話(huà)
⑤ 服務(wù)器端繼續(xù)等待新的連接
- //服務(wù)器線(xiàn)程處理
- //和本線(xiàn)程相關(guān)的socket
- Socket socket =null;
- //
- public serverThread(Socket socket){
- this.socket = socket;
- }
- publicvoid run(){
- //服務(wù)器處理代碼
- }
- //============================================
- //服務(wù)器代碼
- ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);
- Socket socket =null;
- int count =0;//記錄客戶(hù)端的數(shù)量
- while(true){
- socket = serverScoket.accept();
- ServerThread serverThread =newServerThread(socket);
- serverThread.start();
- count++;
- System.out.println("客戶(hù)端連接的數(shù)量:"+count);
- }
五、UDP編程
UDP協(xié)議(用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)是無(wú)連接的、不可靠的、無(wú)序的,速度快
進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),首先將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)定義成數(shù)據(jù)報(bào)(Datagram),大小限制在64k,在數(shù)據(jù)報(bào)中指明數(shù)據(jù)索要達(dá)到的Socket(主機(jī)地址和端口號(hào)),然后再將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去
DatagramPacket類(lèi):表示數(shù)據(jù)報(bào)包
DatagramSocket類(lèi):進(jìn)行端到端通信的類(lèi)
1、服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)步驟
① 創(chuàng)建DatagramSocket,指定端口號(hào)
② 創(chuàng)建DatagramPacket
③ 接受客戶(hù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)信息
④ 讀取數(shù)據(jù)
-
- //服務(wù)器端,實(shí)現(xiàn)基于UDP的用戶(hù)登錄
- //1、創(chuàng)建服務(wù)器端DatagramSocket,指定端口
- DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010);
- //2、創(chuàng)建數(shù)據(jù)報(bào),用于接受客戶(hù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)
- byte[] data =newbyte[1024];//
- DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length);
- //3、接受客戶(hù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)
- socket.receive(packet);//此方法在接受數(shù)據(jù)報(bào)之前會(huì)一致阻塞
- //4、讀取數(shù)據(jù)
- String info =newString(data,o,data.length);
- System.out.println("我是服務(wù)器,客戶(hù)端告訴我"+info);
- //=========================================================
- //向客戶(hù)端響應(yīng)數(shù)據(jù)
- //1、定義客戶(hù)端的地址、端口號(hào)、數(shù)據(jù)
- InetAddress address = packet.getAddress();
- int port = packet.getPort();
- byte[] data2 = "歡迎您!".geyBytes();
- //2、創(chuàng)建數(shù)據(jù)報(bào),包含響應(yīng)的數(shù)據(jù)信息
- DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port);
- //3、響應(yīng)客戶(hù)端
- socket.send(packet2);
- //4、關(guān)閉資源
- socket.close();
2、客戶(hù)端實(shí)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)
-
- //客戶(hù)端
- //1、定義服務(wù)器的地址、端口號(hào)、數(shù)據(jù)
- InetAddress address =InetAddress.getByName("localhost");
- int port =10010;
- byte[] data ="用戶(hù)名:admin;密碼:123".getBytes();
- //2、創(chuàng)建數(shù)據(jù)報(bào),包含發(fā)送的數(shù)據(jù)信息
- DatagramPacket packet = newDatagramPacket(data,data,length,address,port);
- //3、創(chuàng)建DatagramSocket對(duì)象
- DatagramSocket socket =newDatagramSocket();
- //4、向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)
- socket.send(packet);
- //接受服務(wù)器端響應(yīng)數(shù)據(jù)
- //======================================
- //1、創(chuàng)建數(shù)據(jù)報(bào),用于接受服務(wù)器端響應(yīng)數(shù)據(jù)
- byte[] data2 = new byte[1024];
- DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length);
- //2、接受服務(wù)器響應(yīng)的數(shù)據(jù)
- socket.receive(packet2);
- String raply = new String(data2,0,packet2.getLenth());
- System.out.println("我是客戶(hù)端,服務(wù)器說(shuō):"+reply);
- //4、關(guān)閉資源
- socket.close();
六、注意問(wèn)題:
1、多線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)問(wèn)題:
根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn),適當(dāng)?shù)慕档蛢?yōu)先級(jí),否側(cè)可能會(huì)有程序運(yùn)行效率低的情況
2、是否關(guān)閉輸出流和輸入流:
對(duì)于同一個(gè)socket,如果關(guān)閉了輸出流,則與該輸出流關(guān)聯(lián)的socket也會(huì)被關(guān)閉,所以一般不用關(guān)閉流,直接關(guān)閉socket即可
3、使用TCP通信傳輸對(duì)象,IO中序列化部分
4、socket編程傳遞文件,IO流部分