Java网络编程——Socket

Posted 2020-12-02

网络是连接不同计算机的媒介，不同的计算机依靠网络来互相通信，即传递数据。

Java中与网络编程相关的部分主要是Socket（套接字），它作为一种抽象的结构，实现了与通信相关的各类方法，构成一套完整的通信机制。

当然，Socket本身是独立于编程语言之上的概念，就像数据结构与算法一样，它并不属于Java，而是一种公认的通信的解决方案，大部分语言都实现了与socket相关的通信功能。

原理

Socket通过使用TCP（传输控制协议）提供了两台计算机之间的通信机制。具体的方式是：服务器处会首先创建ServerSocket对象，并使其处于监听本地某端口状态，而客户端通过创建一个Socket去连接服务端上的对应端口，于是连接建立，服务端的ServerSocket的accept方法会返回一个Socket对象，现在两台机器就可以都通过Socket对象的标准写入和读取方法来进行通信了。

完整步骤如下：

• 服务器实例化一个 ServerSocket 对象，表示通过服务器上的端口通信。
• 服务器调用 ServerSocket 类的 accept() 方法，该方法将一直等待，直到客户端连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连接。
• Socket 类的构造函数试图将客户端连接到指定的服务器和端口号。如果通信被建立，则在客户端创建一个 Socket 对象能够与服务器进行通信。
• 在服务器端，accept() 方法返回服务器上一个新的 socket 引用，该 socket 连接到客户端的 socket。

Java实现

服务端——ServerSocket

服务端首先实例化一个ServerSocket类对象，该对象需要调用accept（）方法监听本地的一个端口，之后便进入阻塞状态，直到客户端的Socket的连接请求到来。

ServerSocket 类的方法：

方法
public ServerSocket(int port) throws IOException
public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException
public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException
public ServerSocket() throws IOException

一般使用的最多的是第一种构造方法，即新建ServerSocket，并让其直接监听本地的某一端口。

还有一些 ServerSocket 类的常用方法：

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

客户端

客户端直接进行Socket类的实例化，并尝试连接服务器的对应端口。

首先看Socket类的构造方法。

方法	描述
public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException.	创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。
public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException	创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。
public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException.	创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口。
public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException.	创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口。
public Socket()	通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字

而Socket在构造后，其实会首先自动地去尝试连接指定的服务器与端口。

连接建立

连接建立后，两边的Socket就可以开始自由交流了，交流过程中，两边的Socket对象本质都一样了（服务端的ServerSocket调用accept（）方法后已经返回了Socket对象，因此服务端现在也是一个Socket对象在进行交流）。

下面是通信过程中socket对象可以调用的一些方法：

方法	描述
public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException	将此套接字连接到服务器，并指定一个超时值。
public InetAddress getInetAddress()	返回套接字连接的地址。
public int getPort()	返回此套接字连接到的远程端口。
public int getLocalPort()	返回此套接字绑定到的本地端口。
public SocketAddress getRemoteSocketAddress()	返回此套接字连接的端点的地址，如果未连接则返回 null。
public InputStream getInputStream() throws IOException	返回此套接字的输入流。
public OutputStream getOutputStream() throws IOException	返回此套接字的输出流。
public void close() throws IOException	关闭此套接字。

实例

Server类：

/**
 * 
 */
package socket;

import java.io.PrintStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * @author Tom Qian
 * @email [email protected]
 * @github https://github.com/bluemapleman
 * @date 2017年8月18日
 */
 
public class Server
{
    private static int port=10000; 
    private static String ip="127.0.0.1";
    
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        ServerSocket ss=new ServerSocket(10000);
        while(true){
            Socket s=ss.accept();
            PrintStream ps=new PrintStream(s.getOutputStream());
            ps.print("您好，您收到了服务器的新年祝福！");
            
            ps.close();
            s.close();
        }

    }

}

Client类：

/**
 * @author Tom Qian
 * @email [email protected]
 * @github https://github.com/bluemapleman
 * @date 2017年8月18日
 */
package socket;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.Socket;

public class Client
{

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        int port=10000;
        Socket socket=new Socket("127.0.0.1",port);
        BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        String line=br.readLine();
        System.out.println("来自服务器的数据："+line);
        br.close();
        socket.close();

    }

}

先启动Server类，再启动Client类（否则Client这边会报ConnectException，拒绝连接错误！当然啦！服务端那边连个收信员都没有，你的信怎么可能发的过去呢？），效果如下：

本文参考：
[1] 菜鸟教程——Java网络编程