JAVA： Socket和ServerSocket网络编程

Posted 2020-08-25 brave-sailor

面是本次学习的笔记。主要分异常类型、交互原理、Socket、ServerSocket、多线程这几个方面阐述。

 

异常类型

在了解Socket的内容之前，先要了解一下涉及到的一些异常类型。以下四种类型都是继承于IOException，所以很多之后直接弹出IOException即可。

UnkownHostException:    　　主机名字或IP错误

ConnectException:    　　　　服务器拒绝连接、服务器没有启动、（超出队列数，拒绝连接）

SocketTimeoutException:      连接超时

BindException:    　　　　　　Socket对象无法与制定的本地IP地址或端口绑定

 

交互过程

Socket与ServerSocket的交互，下面的图片我觉得已经说的很详细很清楚了。

 在上面的图中，Client一方在建立socket以后，则调用socket.connect(server IP, server port)去主动请求建立与server通信的连接。

Socket

构造函数

Socket()

Socket(InetAddress address, int port)throws UnknownHostException, IOException

Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddress, int localPort)throws IOException

Socket(String host, int port)throws UnknownHostException, IOException

Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort)throws IOException

 

除去第一种不带参数的之外，其它构造函数会尝试建立与服务器的连接。如果失败会抛出IOException错误。如果成功，则返回Socket对象。

InetAddress是一个用于记录主机的类，其静态getHostByName(String msg)可以返回一个实例，其静态方法getLocalHost()也可以获得当前主机的IP地址，并返回一个实例。Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort)构造函数的参数分别为目标IP、目标端口、绑定本地IP、绑定本地端口。

 

Socket方法

getInetAddress();    　　远程服务端的IP地址

getPort();    　　　　　　远程服务端的端口

getLocalAddress()    　　本地客户端的IP地址

getLocalPort()    　　　　本地客户端的端口

getInputStream();    　获得输入流

getOutStream();    　　获得输出流

值得注意的是，在这些方法里面，最重要的就是getInputStream()和getOutputStream()了。

 

Socket状态

isClosed();        　　　　//连接是否已关闭，若关闭，返回true；否则返回false

isConnect();　　　　　　//如果曾经连接过，返回true；否则返回false

isBound();        　　　　//如果Socket已经与本地一个端口绑定，返回true；否则返回false

如果要确认Socket的状态是否处于连接中，下面语句是很好的判断方式。

boolean isConnection=socket.isConnected() && !socket.isClosed();   //判断当前是否处于连接

 

半关闭Socket

很多时候，我们并不知道在获得的输入流里面到底读多长才结束。下面是一些比较普遍的方法：

• 自定义标识符（譬如下面的例子，当受到“bye”字符串的时候，关闭Socket）
• 告知读取长度（有些自定义协议的，固定前几个字节表示读取的长度的）
• 读完所有数据
• 当Socket调用close的时候关闭的时候，关闭其输入输出流

 

ServerSocket

构造函数

ServerSocket()throws IOException

ServerSocket(int port)throws IOException

ServerSocket(int port, int backlog)throws IOException

ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)throws IOException

 

注意点：

1. port服务端要监听的端口；backlog客户端连接请求的队列长度；bindAddr服务端绑定IP

2. 如果端口被占用或者没有权限使用某些端口会抛出BindException错误。譬如1~1023的端口需要管理员才拥有权限绑定。

3. 如果设置端口为0，则系统会自动为其分配一个端口；

4. bindAddr用于绑定服务器IP，为什么会有这样的设置呢，譬如有些机器有多个网卡。

5. ServerSocket一旦绑定了监听端口，就无法更改。ServerSocket()可以实现在绑定端口前设置其他的参数。

 

单线程的ServerSocket例子

public void service(){
    while(true){
        Socket socket=null;
        try{
            socket=serverSocket.accept();//从连接队列中取出一个连接，如果没有则等待
            System.out.println("新增连接："+socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort());
            ...//接收和发送数据
        }catch(IOException e){e.printStackTrace();}finally{
            try{
                if(socket!=null) socket.close();//与一个客户端通信结束后，要关闭Socket
            }catch(IOException e){e.printStackTrace();}
        }
    }
}

 

多线程的ServerSocket

多线程的好处不用多说，而且大多数的场景都是多线程的，无论是我们的即时类游戏还是IM，多线程的需求都是必须的。下面说说实现方式：

• 主线程会循环执行ServerSocket.accept()；
• 当拿到客户端连接请求的时候，就会将Socket对象传递给多线程，让多线程去执行具体的操作；

实现多线程的方法要么继承Thread类，要么实现Runnable接口。当然也可以使用线程池，但实现的本质都是差不多的。

 

这里举例：

下面代码为服务器的主线程。为每个客户分配一个工作线程：

public void service(){
    while(true){
        Socket socket=null;
        try{
            socket=serverSocket.accept();                        //主线程获取客户端连接
            Thread workThread=new Thread(new Handler(socket));    //创建线程
            workThread.start();                                    //启动线程
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

当然这里的重点在于如何实现Handler这个类。Handler需要实现Runnable接口：

class Handler implements Runnable{
    private Socket socket;
    public Handler(Socket socket){
        this.socket=socket;
    }
    
    public void run(){
        try{
            System.out.println("新连接:"+socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort());
            Thread.sleep(10000);
        }catch(Exception e){e.printStackTrace();}finally{
            try{
                System.out.println("关闭连接:"+socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort());
                if(socket!=null)socket.close();
            }catch(IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

当然是先多线程还有其它的方式，譬如线程池，或者JVM自带的线程池都可以