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Java Socket編程----通信是這樣煉成的

開(kāi)發(fā) 后端
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。

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        

 

  1. //獲取本機(jī)的InetAddress實(shí)例 
  2. InetAddress address =InetAddress.getLocalHost(); 
  3. address.getHostName();//獲取計(jì)算機(jī)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(diǎn)分隔的四部分 
  6.  
  7. //獲取其他主機(jī)的InetAddress實(shí)例 
  8. InetAddress address2 =InetAddress.getByName("其他主機(jī)名"); 
  9. InetAddress address3 =InetAddress.getByName("IP地址"); 

 三、URL類(lèi)

 

  1. //創(chuàng)建一個(gè)URL的實(shí)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(diǎn) 
  4. url.getProtocol();//獲取協(xié)議 
  5. url.getHost();//獲取主機(jī) 
  6. 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 
  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(duì)路徑,就是錨點(diǎn),即#號(hào)后面的內(nèi)容 
  10. 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  

  1.  

    1. //使用URL讀取網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容 
    2. //創(chuàng)建一個(gè)URL實(shí)例 
    3. URL url =new URL("http://www.baidu.com"); 
    4. InputStream is = url.openStream();//通過(guò)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(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 
    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(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

    1. /** 
    2.  * 基于TCP協(xié)議的Socket通信,實(shí)現(xiàn)用戶(hù)登錄,服務(wù)端 
    3. */ 
    4. //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 
    5. ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);//1024-65535的某個(gè)端口 
    6. //2、調(diào)用accept()方法開(kāi)始監(jiān)聽(tīng),等待客戶(hù)端的連接 
    7. Socket socket = serverSocket.accept(); 
    8. //3、獲取輸入流,并讀取客戶(hù)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(wù)器,客戶(hù)端說(shuō):"+info); 
    15. socket.shutdownInput();//關(guān)閉輸入流 
    16. //4、獲取輸出流,響應(yīng)客戶(hù)端的請(qǐng)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(guān)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(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 

  1.  

    1. //客戶(hù)端 
    2. //1、創(chuàng)建客戶(hù)端Socket,指定服務(wù)器地址和端口 
    3. Socket socket =newSocket("localhost",10086); 
    4. //2、獲取輸出流,向服務(wù)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(hù)名:admin;密碼:123"); 
    8. pw.flush(); 
    9. socket.shutdownOutput(); 
    10. //3、獲取輸入流,并讀取服務(wù)器端的響應(yīng)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(hù)端,服務(wù)器說(shuō):"+info); 
    16.  
    17. //4、關(guān)閉資源 
    18. br.close(); 
    19. is.close(); 
    20. pw.close(); 
    21. os.close(); 
    22. socket.close(); 

     

     

    6、應(yīng)用多線(xiàn)程實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與多客戶(hù)端之間的通信

     

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        

 

  1. //服務(wù)器線(xiàn)程處理 
  2. //和本線(xiàn)程相關(guān)的socket 
  3. Socket socket =null
  4. // 
  5. public serverThread(Socket socket){ 
  6. this.socket = socket; 
  7.  
  8. publicvoid run(){ 
  9. //服務(wù)器處理代碼 
  10.  
  11. //============================================ 
  12. //服務(wù)器代碼 
  13. ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086); 
  14. Socket socket =null
  15. int count =0;//記錄客戶(hù)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(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)

  1.  

    1. //服務(wù)器端,實(shí)現(xiàn)基于UDP的用戶(hù)登錄 
    2. //1、創(chuàng)建服務(wù)器端DatagramSocket,指定端口 
    3. DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010); 
    4. //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) 
    5. byte[] data =newbyte[1024];// 
    6. DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length); 
    7. //3、接受客戶(hù)端發(fā)送的數(shù)據(jù) 
    8. socket.receive(packet);//此方法在接受數(shù)據(jù)報(bào)之前會(huì)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(wù)器,客戶(hù)端告訴我"+info); 
    12.  
    13.  
    14. //========================================================= 
    15. //向客戶(hù)端響應(yīng)數(shù)據(jù) 
    16. //1、定義客戶(hù)端的地址、端口號(hào)、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(bào),包含響應(yīng)的數(shù)據(jù)信息 
    21. DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port); 
    22. //3、響應(yīng)客戶(hù)端 
    23. socket.send(packet2); 
    24. //4、關(guān)閉資源 
    25. 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)

  1.  

    1. //客戶(hù)端 
    2. //1、定義服務(wù)器的地址、端口號(hào)、數(shù)據(jù) 
    3. InetAddress address =InetAddress.getByName("localhost"); 
    4. int port =10010
    5. byte[] data ="用戶(hù)名:admin;密碼:123".getBytes(); 
    6. //2、創(chuàng)建數(shù)據(jù)報(bào),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(duì)象 
    9. DatagramSocket socket =newDatagramSocket(); 
    10. //4、向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù) 
    11. socket.send(packet); 
    12.  
    13.  
    14. //接受服務(wù)器端響應(yīng)數(shù)據(jù) 
    15. //====================================== 
    16. //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) 
    17. byte[] data2 = new byte[1024]; 
    18. DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length); 
    19. //2、接受服務(wù)器響應(yīng)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(hù)端,服務(wù)器說(shuō):"+reply); 
    23. //4、關(guān)閉資源 
    24. 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

 

 

責(zé)任編輯:王雪燕 來(lái)源: 博客園
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