JavaEESocket简单体验, TCP和UDP

Posted 2021-04-25 书客创作

没有不进步的人生，只有不进取的人！

对于程序员来说，在实际生产过程中，使用最多的莫过于Http和Socket通信两中。Socket相对于Http来说速度快，效率高，所以广受青睐。

说到Socket很让人联想到”套接字”、”长连接”、”TCP/UDP”、”通信”。没错，Socket是套接字的意思，Socket能够实现长连接，所以常常人们所使用的一些即时通信的软件大多数是通过Socket来实现。TCP和UDP是两种形式，TCP是面向连接的，较安全。UDP是无连接的，速度较快。

基本概念理解

1、InetAddress用于标识网络上硬件资源。

// 获取本机的InetAddress实例
InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();
System.out.println("计算机名：" + inetAddress.getHostName());
System.out.println("IP地址：" + inetAddress.getHostAddress());
// 获取字节数组形式的IP地址
byte[] bytes = inetAddress.getAddress();
System.out.println("字节数组形式的IP地址：" + Arrays.toString(bytes));
// 直接输出InetAddress对象
System.out.println(inetAddress);

// 根据主机名获取InetAddress实例
// InetAddress address = InetAddress.getByName("SC-201702092057");
// 根据IP地址获取InetAddress实例
InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.155.1");
System.out.println("计算机名：" + address.getHostName());
System.out.println("IP地址：" + address.getHostAddress());

2、URL统一资源定位符，通过资源可以读取和写入网络上的数据。

// 创建URL实例
URL baidu = new URL("http://www.baidu.com");
// 根据已存在URL可以创建一个新的URL
URL url = new URL(baidu, "/index.html?username=tom#test");// ?后面表示参数，#后面表示锚点
System.out.println("协议：" + url.getProtocol());
System.out.println("主机：" + url.getHost());
// 如果未指定端口号，则使用默认端口号，此时url.getPort()获取的返回值为-1
System.out.println("端口：" + url.getPort());
System.out.println("文件路径：" + url.getPath());
System.out.println("文件名：" + url.getFile());
System.out.println("相对路径：" + url.getRef());
System.out.println("查询字符串：" + url.getQuery());

/**
 * 使用URL获取网络内容
 */
// 通过URL的openStream方法获取URL对象所表示的资源的字节输入流
InputStream is = baidu.openStream();
// 将字节输入流转换成字符输入流（字节流与字符流之间的桥梁）
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "utf8");
// 为字符输入流添加缓冲（从字符输入流中读取文本）
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
String data = null;
while ((data = br.readLine()) != null) {
    System.out.println("当前行数据：" + data);
}

Socket实现基于TCP通信

Socket通信分为服务端和客户端，在Java语言中，要实现基于TCP的通信需要通过ServerSocket（服务端）和Socket（客户端）。因为TCP在通信过程中采用字节流传输，所以数据的取出和传递都要通过字节流来实现。

1、服务端搭建

服务端的搭建基本上可以分为5步。

（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(2500);

对于端口号，系统默认取值范围是0~65535，一般认为0~1023为系统端口号，所以这里采用>1023的端口号。

（2）、用accept()方法开始监听，等待客户端的连接。

Socket socket = serverSocket.accept();

注意accept方法会使程序处于阻塞状态，所以一般是放在子线程中完成。而接受到的socket就是用于服务端和客户端进行通信的socket。

（3）、获取输入流，并读取客户端信息

InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);// 转换成字符输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);// 字符输入流缓冲
String info=null;
while((info=br.readLine())!=null){// 循环读取客户端的信息
    System.out.println("*******客户端信息：" + info);
}
socket.shutdownInput();// 关闭输入流

获取客户端数据需要通过获取socket的输入流，这里使用到了字节流->字符流的过程，最后打印出字符。

（4）、获取输出流，响应客户端

OutputStream os = socket.getOutputStream();
PrintWriter pw = new PrintWriter(os);// 将输出流包装为打印流
pw.write("我是服务端，你好");
pw.flush();// 刷新缓存，将缓存输出
socket.shutdownOutput();// 关闭输出流

响应客户端需要通过获取socket输出流，这里是字节流->打印流。当然也可以直接进行输出。

（5）、关闭资源，最后将以上资源全部关闭即可。

pw.close();
os.close();
br.close();
isr.close();
is.close();
socket.close();
serverSocket.close();

到这里一个简单的服务端就构建完成了，上面的过程仅仅是用来说来，使用Socket如何构建一个服务端，实际上ServerSocket在接收链接的过程需要在子线程中完成。

优化代码：

// 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
// （0~65535，使用1023之后的端口，0~1023一般为系统默认端口）
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(2500);
Socket socket = null;
// 记录客户端的数量
int count = 0;
System.out.println("*****服务端已开启******");
// 循环监听等待客户端的连接
while (true) {
    // 调用accept()方法开始监听，等待客户端的连接
    socket = serverSocket.accept();
    // 创建一个新的线程
    TcpServerThread tcpServerThread = new TcpServerThread(socket);
    tcpServerThread.setPriority(4);// 设置线程优先级，[0,10]，默认5
    // 启动线程
    tcpServerThread.start();
    count++;// 统计客户端的数量
    System.out.println("客户端的数量：" + count);
    InetAddress address = socket.getInetAddress();
    System.out.println("当前客户端的IP：" + address.getHostAddress());
}

而对于socket的处理，也要放在一个子线程中完成。

public class TcpServerThread extends Thread {
    // 和本线程相关的socket
    private Socket socket = null;

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

    // 线程执行的操作，响应客户端的请求
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        if (socket != null) {
            InputStream is = null;
            InputStreamReader isr = null;
            BufferedReader br = null;
            OutputStream os = null;
            PrintWriter pw = null;
            try {
                // 获取输入流，并读取客户端信息
                is = socket.getInputStream();
                isr = new InputStreamReader(is);// 转换成字符输入流
                br = new BufferedReader(isr);// 字符输入流缓冲
                String info = null;
                while ((info = br.readLine()) != null) {// 循环读取客户端的信息
                    System.out.println("*******客户端信息：" + info);
                }
                socket.shutdownInput();// 关闭输入流

                // 获取输出流，相应客户端
                os = socket.getOutputStream();
                pw = new PrintWriter(os);// 将输出流包装为打印流
                pw.write("我是服务端，你好");
                pw.flush();// 刷新缓存，将缓存输出
                socket.shutdownOutput();// 关闭输出流
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                // 关闭资源
                try {
                    if (pw != null)
                        pw.close();
                    if (os != null)
                        os.close();
                    if (br != null)
                        br.close();
                    if (isr != null)
                        isr.close();
                    if (is != null)
                        is.close();
                    if (socket != null)
                        socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

2、客户端搭建

客户端的搭建只需要4步

Socket socket = new Socket("localhost", 2500);

（2）、创建输出流，向服务端发送消息

OutputStream os = socket.getOutputStream();
PrintWriter pw = new PrintWriter(os);// 将输出流包装为打印流
pw.write("我是客户端，你好啊");
pw.flush();// 刷新缓存
//pw.close();// 不能关闭输出流，会导致socket也关闭
socket.shutdownOutput();// 关闭输出流

注意一点，输出数据之后不要将流关闭，否则会导致socket也关闭。

（3）、获取输入流，并读取服务端信息

InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);// 转换成字符输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);// 字符输入流缓冲
String info=null;
while((info=br.readLine()) != null){// 循环读取客户端的信息
    System.out.println("*******服务端信息：" + info);
}
socket.shutdownInput();// 关闭输入流

获取服务端数据需要通过获取socket的输入流，这里使用到了字节流->字符流的过程，最后打印出字符。

（4）、关闭资源，最后将以上资源全部关闭即可。

br.close();
isr.close();
is.close();
pw.close();
os.close();
socket.close();

Socket实现基于UDP通信

UDP通信时无连接的，传输过程中是通过数据包来完成，所以要想实现UDP通信，需要使用到Java中的DatagramSocket和DatagramPacket。DatagramSocket是用来建立连接，而DatagramPacket是用来传递数据。

1、服务端搭建

服务端搭建分为接收和响应客户端两个过程。

首先实现接受客户端发送的数据。

（1）、创建服务端DatagramSocket，指定端口

DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(2501);

同样要设置端口号，端口号取>1023并且<65535的整数。

（2）、创建数据报用来接收客户端传递过来的数据

byte[] data = new byte[1024];// 创建字节数组，指定接受数据包大小
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(data, data.length);

这里接受数据为数据报，所以要采用DatagramPacket类来实现数据的接收。

（3）、接受客户端发送的数据，receive方法用于接收链接，最后的方式也是放于子线程完成这一过程

datagramSocket.receive(datagramPacket);// 此方法在接收到数据报之前会处于阻塞

（4）、读取数据

String info = new String(data, 0, datagramPacket.getLength());
System.out.println("****客户端数据*****" + info);

其次是响应客户端

InetAddress inetAddress = datagramPacket.getAddress();
int port = datagramPacket.getPort();
byte[] data2 = "我是服务端，你好".getBytes();

这里就采用了InetAddress来获取客户端的相关信息，例如客户端ip和相关端口号。

（2）、创建数据报，包含发送信息

DatagramPacket datagramPacket2 = new DatagramPacket(data2, data2.length, inetAddress, port);

此处的DatagramPacket构造方式与上面的构造方法不同，此处还要知道客户端的ip才能准确的发送数据。

（3）、向客户端发送数据报，通过send方法发送数据。

datagramSocket.send(datagramPacket2);

最后关闭资源

datagramSocket.close();

2、客户端搭建

其实客户端的构建与服务端的构建是一个相似的过程，一个逆向的过程。

向服务端发送数据。

// 1、定义服务端地址，端口号，数据
InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("localhost");
int port = 2501;
byte[] data = "我是客户端，你好".getBytes();
// 2、创建数据报，包含发送信息
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(data, data.length, inetAddress, port);
// 3、创建DataGramSocket对象
DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();
// 4、向服务端发送数据报
datagramSocket.send(datagramPacket);

接受服务端响应的数据

// 1、创建数据报用来接收服务端传递过来的数据
byte[] data2 = new byte[1024];// 创建字节数组，指定接受数据包大小
DatagramPacket datagramPacket2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);
// 2、接受服务端发送的数据
datagramSocket.receive(datagramPacket2);// 此方法在接收到数据报之前会处于阻塞
// 2、读取数据
String info = new String(data2, 0, datagramPacket2.getLength());
System.out.println("****服务端数据*****" + info);

关闭资源

datagramSocket.close();