Java Socket编程基础篇

Posted

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Java Socket编程基础篇相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

原文地址:Java Socket编程----通信是这样炼成的

Java最初是作为网络编程语言出现的,其对网络提供了高度的支持,使得客户端和服务器的沟通变成了现实,而在网络编程中,使用最多的就是Socket。像大家熟悉的QQ、MSN都使用了Socket相关的技术。下面就让我们一起揭开Socket的神秘面纱。

Socket编程

网络基础知识点:

  1. 两台计算机间进行通讯需要以下三个条件
    IP地址、协议、端口号:
    • IP地址:定位应用所在机器的网络位置。(比如家庭住址:北京市朝阳区XX街道XX小区)
    • 端口号:唯一识别到机器的指定应用。(门牌号)
    • 协议:数据传输的形式。(TCP、UDP等)
  2. IP地址
    为实现网络中不同计算机之间的通信,每台计算机都必须有一个唯一的标识---IP地址。

  3. 端口
    区分一台主机的多个不同应用程序,端口号范围为0-65535,其中0-1023位为系统保留。
    如:HTTP:80 FTP:21 Telnet:23
    IP地址+端口号组成了所谓的Socket,Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的终结点,是TCP和UDP的基础。

  4. Socket套接字:
    网络上具有唯一标识的IP地址和端口组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。

  5. Socket原理机制:
    通信的两端都有Socket。
    网络通信其实就是Socket间的通信。
    数据在两个Socket间通过IO传输 。

  6. Java中的网络支持
    针对网络通信的不同层次,Java提供了不同的API,其提供的网络功能有四大类:
    • InetAddress:用于标识网络上的硬件资源,主要是IP地址。
    • URL:统一资源定位符,通过URL可以直接读取或写入网络上的数据。
    • Sockets:使用TCP协议实现的网络通信Socket相关的类
    • Datagram:使用UDP协议,将数据保存在用户数据报中,通过网络进行通信。

InetAddress

InetAddress类代表了一个网络目标地址,包括主机名和IP地址信息。
该类没有任何构造方法。

// 获得本机的 主机名和IP地址
InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
String hostName = address.getHostName();//获取计算机名(本机主机名就是计算机名)
String hostAddress = address.getHostAddress();//获取IP地址

System.out.println("hostName: " + hostName +" &hostAddress:" + hostAddress);

// 获取远程机器的 主机名和IP地址
InetAddress addr = InetAddress.getByName("www.baidu.com"); // 这里不要加协议 比如:http://www.baidu.com
String domainName = addr.getHostName();//获得主机名
String ipName = addr.getHostAddress();//获得IP地址
System.out.println("domainName:" + domainName + " &ipName:" + ipName);

使用URL网络资源

通过URL对象的openStream()方法可以得到指定资源的输入流,通过流能够读取或访问网页上的资源。

//使用URL读取网页内容
URL url = new URL("http://www.baidu.com");
InputStream is = url.openStream();//通过openStream方法获取资源的字节输入流
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is,"UTF-8");//将字节输入流转换为字符输入流,如果不指定编码,中文可能会出现乱码
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);//为字符输入流添加缓冲,提高读取效率
String data = br.readLine();//读取数据
while(data!=null){
    System.out.println(data);//输出数据
    data = br.readLine();
}
br.close();
is.close();

TCP编程模型

TCP协议是面向连接的、可靠的、有序的、以字节流的方式发送数据,通过三次握手方式建立连接,形成传输数据的通道,在连接中进行大量数据的传输,效率会稍低。

Java中基于TCP协议实现网络通信的类:

  • 客户端的Socket类。
  • 服务器端的ServerSocket类。

技术分享图片

Socket通信的步骤:

  • 创建ServerSocket和Socket。
  • 打开连接到Socket的输入和输出流。
  • 按照TCP协议对Socket进行读写操作。
  • 关闭输入输出流,关闭Socket。

服务器端:

  • 创建ServerSocket对象,绑定监听端口。
  • 通过accept()方法监听客户端请求。
  • 连接建立后,通过输入流读取客户端发送的请求信息。
  • 通过输出流向客户端发送响应信息。
  • 关闭相关资源。
/**
 * 基于TCP协议的Socket通信,实现用户登录,服务端
 */
//1、创建一个服务器端Socket,即ServerSocket,指定绑定的端口,并监听此端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);//1024-65535的某个端口
//2、调用accept()方法开始监听,等待客户端的连接
Socket socket = serverSocket.accept();
//3、获取输入流,并读取客户端信息
InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
String info = null;
while ((info = br.readLine()) != null) {
    System.out.println("我是服务器,客户端说:" + info);
}
socket.shutdownInput();//关闭输入流
//4、获取输出流,响应客户端的请求
OutputStream os = socket.getOutputStream();
PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
pw.write("欢迎您!");
pw.flush();

//5、关闭资源
pw.close();
os.close();
br.close();
isr.close();
is.close();
socket.close();

客户端:

  • 创建Socket对象,指明需要连接的服务器的地址和端口号。
  • 连接建立后,通过输出流向服务器端发送请求信息。
  • 通过输入流获取服务器响应的信息
  • 关闭相关资源。
//1、创建客户端Socket,指定服务器地址和端口
Socket socket = new Socket("localhost",10086);
//2、获取输出流,向服务器端发送信息
OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流
PrintWriter pw = new PrintWriter(os);//将输出流包装成打印流
pw.write("用户名:admin;密码:123");
pw.flush();
socket.shutdownOutput();
//3、获取输入流,并读取服务器端的响应信息
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String info = null;
while((info=br.readLine())!= null){
    System.out.println("我是客户端,服务器说:"+info);
}

//4、关闭资源
br.close();
is.close();
pw.close();
os.close();
socket.close();

多线程实现服务器与客户端之间的通信。

服务器端循环调用accept()等待客户端连接。服务器端接收到数据后即交给一个线程进行异步处理,然后再次等待客户端连接。

static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

public static void main(String[] args) throws Exception {

    /**
     * 基于TCP协议的Socket通信,实现用户登录,服务端
     */
    //1、创建一个服务器端Socket,即ServerSocket,指定绑定的端口,并监听此端口
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);//1024-65535的某个端口
    //2、调用accept()方法开始监听,等待客户端的连接

    while(true) {
        executor.execute(new ServerTask(serverSocket.accept()));
    }
}


static class ServerTask implements Runnable {

    Socket socket ;

    public ServerTask(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            //3、获取输入流,并读取客户端信息
            InputStream is = socket.getInputStream();
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
            String info = null;
            while ((info = br.readLine()) != null) {
                System.out.println("我是服务器,客户端说:" + info);
            }
            socket.shutdownInput();//关闭输入流
            //4、获取输出流,响应客户端的请求
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
            pw.write("欢迎您!");
            pw.flush();

            // demo 就不放在finally里关闭了
            is.close();
            isr.close();
            os.close();
            pw.close();
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

UDP编程模型

UDP协议(用户数据报协议)是无连接的、不可靠的、无序的,速度快。

进行数据传输时,首先将要传输的数据定义成数据报(Datagram),大小限制在64k,在数据报中指明数据索要达到的Socket(主机地址和端口号),然后再将数据报发送出去。

DatagramPacket类:表示数据报包
DatagramSocket类:进行端到端通信的类

服务器端实现步骤:

 + 创建DatagramSocket,指定端口号
 + 创建DatagramPacket
 + 接受客户端发送的数据信息
 + 读取数据
//服务器端,实现基于UDP的用户登录

//1、创建服务器端DatagramSocket,指定端口
DatagramSocket socket =new DatagramSocket(10010);

//2、创建暂存的数据报文,用于接受客户端发送的数据
byte[] data = new byte[1024];
DatagramPacket packet =new DatagramPacket(data,data.length);

//3、接受客户端发送的数据
socket.receive(packet);//此方法在接受数据报之前会一致阻塞

//4、读取数据
String info = new String(data);
System.out.println("我是服务器,客户端告诉我:"+info);

//向客户端响应数据

//1、定义客户端的地址、端口号、数据
InetAddress address = packet.getAddress();
int port = packet.getPort();
byte[] data2 = "欢迎您!".getBytes();
//2、创建数据报,包含响应的数据信息
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port);
//3、响应客户端
socket.send(packet2);
//4、关闭资源
socket.close();

客户端实现步骤:

  • 定义发送消息。
  • 创建DatagramPacket,包含将要发送的消息。
  • 创建DatagramSocket。
  • 发送数据。
//客户端
//1、定义服务器的地址、端口号、数据
InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
int port = 10010;
byte[] data = "用户名:admin;密码:123".getBytes();
//2、创建数据报,包含发送的数据信息
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
//3、创建DatagramSocket对象
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
//4、向服务器发送数据
socket.send(packet);

//接受服务器端响应数据
//======================================
//1、创建数据报,用于接受服务器端响应数据
byte[] data2 = new byte[1024];
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);
//2、接受服务器响应的数据
socket.receive(packet2);
String raply = new String(data2, 0, packet2.getLength());
System.out.println("我是客户端,服务器说:" + raply);
//4、关闭资源
socket.close();

注意问题:

1、多线程的优先级问题:
根据实际的经验,适当的降低优先级,否侧可能会有程序运行效率低的情况
2、是否关闭输出流和输入流:
对于同一个socket,如果关闭了输出流,则与该输出流关联的socket也会被关闭,所以一般不用关闭流,直接关闭socket即可
3、使用TCP通信传输对象,IO中序列化部分
4、socket编程传递文件,IO流部分

以上是关于Java Socket编程基础篇的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Python Socket编程基础篇

socket网络编程-基础篇

socket网络编程-基础篇

socket网络编程:在简单套接字基础上加上通信循环(代码完善)

Python学习笔记——基础篇第七周———FTP作业(面向对象编程进阶 & Socket编程基础)

Java : java基础 Socket网络编程