Java Socket 编程

时间 2019-12-11

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1. 背景

　　网络编程是指编写运行在多个设备（计算机）的程序，这些设备都经过网络链接起来。java

　　java.net 包中 J2SE 的 API 包含有类和接口，它们提供低层次的通讯细节。你能够直接使用这些类和接口，来专一于解决问题，而不用关注通讯细节。编程

　　java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：　　服务器

　　TCP：TCP 是传输控制协议的缩写，它保障了两个应用程序之间的可靠通讯。一般用于互联网协议，被称 TCP / IP。网络

　　UDP：UDP 是用户数据报协议的缩写，一个无链接的协议。提供了应用程序之间要发送的数据的数据包。并发

2. Socket 编程

　　套接字使用TCP提供了两台计算机之间的通讯机制。客户端程序建立一个套接字，并尝试链接服务器的套接字。socket

　　当链接创建时，服务器会建立一个 Socket 对象。客户端和服务器如今能够经过对 Socket 对象的写入和读取来进行进行通讯。函数

　　java.net.Socket 类表明一个套接字，而且 java.net.ServerSocket 类为服务器程序提供了一种来监听客户端，并与他们创建链接的机制。测试

如下步骤在两台计算机之间使用套接字创建TCP链接时会出现：spa

服务器实例化一个 ServerSocket 对象，表示经过服务器上的端口通讯。.net
服务器调用 ServerSocket 类的 accept() 方法，该方法将一直等待，直到客户端链接到服务器上给定的端口。
服务器正在等待时，一个客户端实例化一个 Socket 对象，指定服务器名称和端口号来请求链接。
Socket 类的构造函数试图将客户端链接到指定的服务器和端口号。若是通讯被创建，则在客户端建立一个 Socket 对象可以与服务器进行通讯。
在服务器端，accept() 方法返回服务器上一个新的 socket 引用，该 socket 链接到客户端的 socket。

链接创建后，经过使用 I/O 流在进行通讯，每个socket都有一个输出流和一个输入流，客户端的输出流链接到服务器端的输入流，而客户端的输入流链接到服务器端的输出流。

TCP 是一个双向的通讯协议，所以数据能够经过两个数据流在同一时间发送.如下是一些类提供的一套完整的有用的方法来实现 socket。

2.1 ServerSocket 类的方法

服务器应用程序经过使用 java.net.ServerSocket 类以获取一个端口,而且侦听客户端请求。

2.1.1 ServerSocket 类构造方法

序号	方法描述
1	public ServerSocket(int port) throws IOException 建立绑定到特定端口的服务器套接字。
2	public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException 利用指定的 backlog 建立服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号。
3	public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException 使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP 地址建立服务器。
4	public ServerSocket() throws IOException 建立非绑定服务器套接字。

建立非绑定服务器套接字。若是 ServerSocket 构造方法没有抛出异常，就意味着你的应用程序已经成功绑定到指定的端口，而且侦听客户端请求。

2.1.2 ServerSocket 类的经常使用方法

序号	方法描述
1	public int getLocalPort() 返回此套接字在其上侦听的端口。
2	public Socket accept() throws IOException 侦听并接受到此套接字的链接。
3	public void setSoTimeout(int timeout) 经过指定超时值启用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒为单位。
4	public void bind(SocketAddress host, int backlog) 将 ServerSocket 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）。

2.2 Socket 类的方法

java.net.Socket 类表明客户端和服务器都用来互相沟通的套接字。客户端要获取一个 Socket 对象经过实例化，而服务器得到一个 Socket 对象则经过 accept() 方法的返回值。

2.2.1 Socket 类构造方法.

序号	方法描述
1	public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException. 建立一个流套接字并将其链接到指定主机上的指定端口号。
2	public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException 建立一个流套接字并将其链接到指定 IP 地址的指定端口号。
3	public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 建立一个套接字并将其链接到指定远程主机上的指定远程端口。
4	public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 建立一个套接字并将其链接到指定远程地址上的指定远程端口。
5	public Socket() 经过系统默认类型的 SocketImpl 建立未链接套接字

当 Socket 构造方法返回，并无简单的实例化了一个 Socket 对象，它实际上会尝试链接到指定的服务器和端口。

下面列出了一些感兴趣的方法，注意客户端和服务器端都有一个 Socket 对象，因此不管客户端仍是服务端都可以调用这些方法。

序号	方法描述
1	public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException 将此套接字链接到服务器，并指定一个超时值。
2	public InetAddress getInetAddress() 返回套接字链接的地址。
3	public int getPort() 返回此套接字链接到的远程端口。
4	public int getLocalPort() 返回此套接字绑定到的本地端口。
5	public SocketAddress getRemoteSocketAddress() 返回此套接字链接的端点的地址，若是未链接则返回 null。
6	public InputStream getInputStream() throws IOException 返回此套接字的输入流。
7	public OutputStream getOutputStream() throws IOException 返回此套接字的输出流。
8	public void close() throws IOException 关闭此套接字。

2.3 InetAddress 类的方法

这个类表示互联网协议(IP)地址。下面列出了 Socket 编程时比较有用的方法：

序号	方法描述
1	static InetAddress getByAddress(byte[] addr) 在给定原始 IP 地址的状况下，返回 InetAddress 对象。
2	static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr) 根据提供的主机名和 IP 地址建立 InetAddress。
3	static InetAddress getByName(String host) 在给定主机名的状况下肯定主机的 IP 地址。
4	String getHostAddress() 返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。
5	String getHostName() 获取此 IP 地址的主机名。
6	static InetAddress getLocalHost() 返回本地主机。
7	String toString() 将此 IP 地址转换为 String。

3. Socket 客户端实例

3.1 MyClient

MyClient一个客户端程序，该程序经过 socket 链接到服务器并发送一个请求，而后等待一个响应。

 1 package com.loveincode.socket;
 2 
 3 import java.io.DataInputStream;
 4 import java.io.DataOutputStream;
 5 import java.io.IOException;
 6 import java.io.InputStream;
 7 import java.io.OutputStream;
 8 import java.net.Socket;
 9 
10 public class MyClient {
11      public static void main(String [] args)
12        {
13           String serverName = args[0];
14           int port = Integer.parseInt(args[1]);
15           try
16           {
17              System.out.println("Client：链接到主机：" + serverName + " ，端口号：" + port);
18              //Socket 类的构造函数试图将客户端链接到指定的服务器和端口号。
19              //若是通讯被创建，则在客户端建立一个 Socket 对象可以与服务器进行通讯。
20              Socket client = new Socket(serverName, port);
21              System.out.println("Client：远程主机地址：" + client.getRemoteSocketAddress());
22              OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
23              DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);
24      
25              out.writeUTF("Client：Hello from " + client.getLocalSocketAddress());
26              InputStream inFromServer = client.getInputStream();
27              DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer);
28              System.out.println("Client：服务器响应： " + in.readUTF());
29              client.close();
30           }catch(IOException e)
31           {
32              e.printStackTrace();
33           }
34        }
35 }

3.2 MyServer

MyServer是一个服务器端应用程序，使用 Socket 来监听一个指定的端口。

 1 package com.loveincode.socket;
 2 
 3 import java.io.DataInputStream;
 4 import java.io.DataOutputStream;
 5 import java.io.IOException;
 6 import java.net.ServerSocket;
 7 import java.net.Socket;
 8 import java.net.SocketTimeoutException;
 9 
10 public class MyServer extends Thread{
11 
12        private ServerSocket serverSocket;
13        
14        public MyServer(int port) throws IOException
15        {
16           //服务器实例化一个 ServerSocket 对象，表示经过服务器上的端口通讯。
17           serverSocket = new ServerSocket(port);
18           //10s中没有链接，则关闭
19           serverSocket.setSoTimeout(10000);
20        }
21      
22        public void run()
23        {
24           while(true)
25           {
26              try
27              {
28                 System.out.println("Server：等待远程链接，端口号为：" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
29                 //服务器调用 ServerSocket 类的 accept() 方法，该方法将一直等待，直到客户端链接到服务器上给定的端口。
30                 //在服务器端，accept() 方法返回服务器上一个新的 socket 引用，该 socket 链接到客户端的 socket。
31                 Socket server = serverSocket.accept();
32                 System.out.println("Server：远程主机地址：" + server.getRemoteSocketAddress());
33                 DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
34                 System.out.println(in.readUTF());
35                 DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
36                 out.writeUTF("Server：谢谢链接我：" + server.getLocalSocketAddress() + "\nGoodbye!");
37                 server.close();
38              }catch(SocketTimeoutException s)
39              {
40                 System.out.println("Server：Socket timed out!");
41                 break;
42              }catch(IOException e)
43              {
44                 e.printStackTrace();
45                 break;
46              }
47           }
48        }
49        
50 }

3.3 Test.java

测试

 1 package com.loveincode.socket;
 2 
 3 import java.io.IOException;
 4 
 5 public class Test {
 6     public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
 7         
 8         MyServer server = new MyServer(5209);
 9         server.start();
10         
11         Thread.sleep(1000);
12         String[] arg = {"localhost","5209"};
13         //服务器正在等待时，一个客户端实例化一个 Socket 对象，指定服务器名称和端口号来请求链接。
14         MyClient.main(arg);
15         
16         MyClient.main(arg);
17         
18     }
19 }

3.4 结果

Server：等待远程链接，端口号为：5209...
Client：链接到主机：localhost ，端口号：5209
Client：远程主机地址：localhost/127.0.0.1:5209
Server：远程主机地址：/127.0.0.1:65497
Client：Hello from /127.0.0.1:65497
Client：服务器响应： Server：谢谢链接我：/127.0.0.1:5209
Goodbye!
Server：Socket timed out!