Java实现一个简单的网络聊天程序

Posted 2020-11-24

一.TCP通信概述

TCP协议是面向连接的通信协议，在传输数据之前，发送端和接收端必须建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。

在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过三次握手。

三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。

　　·第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认。
　　·第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求。
　　·第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。

完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，因此应用十分广泛。

 

二.Java中实现TCP通信的常用方法

1.在Java中，提供了两个类用于实现TCP通信程序

　　·客户端：java.net.Socket类表示。创建Socket对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建立连接开始通信。

　　·服务端：java.net.ServerSocket类表示。创建一个ServerSocket对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。

2.Socket类

Socket类：该类实现客户端套接字。

构造方法：

　　·public Socket(String host,int port)：使用该构造方法在创建Socket对象时，会根据参数去连接在指定地址和端口上运行的服务器程序，其中参数host接收的是一个字符串类型的IP地址。

成员方法：

　　·public int getPort()：该方法返回一个int类型对象，该对象是Socket对象与服务器端连接的端口号。

　　·public InetAddress getLocalAddress()：该方法用于获取Socket对象绑定的本地IP地址，并将IP地址封装成InetAddress类型的对象返回。

　　·public InputStream getInputStream()：该方法返回一个InputStream类型的输入流对象，如果该对象是由服务器的Socket返回，就用于读取客户端发送的数据，反之，用于读取服务器端发送的数据。

　　·public OutputStream getOutputStream()：该方法返回一个OutputStream类型的输出流对象，如果该对象是由服务器的Socket返回，就用于向客户端发送数据，反之，用于向服务器端发送数据。

　　·public void close()：该方法用于关闭本次Socket连接，结束本次通信。

　　·public void shutdownOutput()：禁用此套接字的输出流。

3.ServerSocket类

ServerSocket类：该类实现了服务器套接字。

构造方法：

　　·public ServerSocket(int port)：使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，可以将其绑定到一个指定的端口上。端口号可以指定为0，此时系统就会分配一个还没有被其他网络程序所使用的端口号。

成员方法：

　　·public InetAddress getInetAddress()：该方法用于返回一个InetAddress对象，该对象中封装了ServerSocket绑定的IP地址。

　　·public Socket accept()：该方法用于等待客户端的连接，在客户端连接之前一直处于阻塞状态，如果有客户端连接就返回一个与之对应的Socket对象。

　　·public void close()：该方法用于关闭本次Socket连接，结束本次通信。

 

三.Java中TCP通信的过程

1.服务端：启动，创建ServerSocket对象，等待连接。

2.客户端：启动，创建Socket对象，请求连接。

3.服务端：接收连接，调用accept方法，并返回一个Socket对象。

4.客户端：Socket对象，获取OutputStream，向服务端写数据。

5.服务端：Socket对象，获取InputStream，读取客户端发送的数据。

6.服务端：Socket对象，获取OutputStream，向客户端写数据。

7.客户端：Socket对象，获取InputStream，解析回写数据。

8.客户端：释放资源，断开连接。

 

　　　　　　                                              图.服务器端和客户端通信图 

四.代码实现

客户端：

服务端：

 

五.运行结果

 

客户端与服务端能正常建立通信。

六.linux socket api

　　·int socket(int _domain,int _type,int _protocal)：创建socket对象，此函数执行成功将返回一个打开的socket文件描述符。

　　·int bind(int _fd,_CONST_SOCKADDR_ARG _addr,socklen_t  _len)：绑定本地IP地址与端口。

　　·int listen(int _fd,int _n)：监听网络，执行成功返回0，失败返回-1。

　　·int connect(int _fd,_CONST_SOCKADDR_ARG _addr,socklen_t  _len)：客户端发起连接。

　　·int accept(int _fd,_SOCKADDR_ARG _addr,socklen_t *_restrict _addr_len)：服务器接收连接。

　　·ssize_t read(int _fd,void *_buf,size_t _nbytes)：读socket对象数据。

　　·ssize_t write(int _fd,_const void *_buf,sie_t _n)：向socket对象写入数据。

　　·ssize_t send(int _fd,_const void *_buf,sie_t _n,int _flags)：发送数据。

　　·ssize_t recv(int _fd,_const void *_buf,sie_t _n,int _flags)：接收数据。

　　·int close(int _fd)：关闭socket对象。

　　·int getsockname(int _fd,_SOCKADDR_ARG _addr,socklen _t  *_restrict_len)：获取socket本地及对端信息。