使用Socket进行通信

Posted 2020-08-01 奋斗青年一族

客户端通常可使用Socket的构造器来连接到指定服务器，Socket通常可使用如下两个构造器。

Socket(lnetAddress/String  remoteAddress , int  port)：创建连接到指定远程主机、远程端口的Socket，该构造器没有指定本地地址、本地端口，默认使用本地主机的默认IP地址，默认使用系统动态指定的IP地址。

Socket(lnetAddress/String  remoteAddress , int  port ， lnetAddress  localAddr , int  localPort)：创建连接到指定远程主机、远程端口的Socket，并指定本地IP地址和本地端口号，适用于本地主机有多个IP地址的情形。

上面两个构造器中指定远程主机时既可使用lnetAddress来指定，也可直接使用String对象来指定，但程序通常使用String对象(如192.168.2.23)来指定远程IP。当本地主机只有一个IP地址时，使用第一个方法更为简单。如以下代码所示：

//创建连接到本机、30000端口的Socket
Socket s = new Socket("172.18.5.198", 30000);
//下面就可以使用Socket进行通信了

......

当程序执行上面代码时，该代码将会连接到指定服务器，让服务器的ServerSocket的accept()方法向下执行，于是服务器端和客户端就产生一对互相连接的Socket。

当客户端、服务器端产生了对应的Socket之后，程序无须再去分服务端、客户端，而是通过各自的Socket进行通信。Socket提供了如下两个方法来获取输入流和输出流：

InputStream  getInputStream():返回该Socket对象对应的输入流，让程序通过该输入流从Socket中取出数据。

OnputStream  getOnputStream():返回该Socket对象对应的输出流，让程序通过该输出流向Socket中输出数据。

通过这两个方法返回的InputStream和OutputStream，可以得出：不管底层的IO流是怎样的节点流、文件流也好，网络Socket产生的流也好，程序都可以将其包装成处理流，从而提供更多方便的处理。

下面以一个最简单的网络通信程序为例来介绍基于TCP协议的网络通信：

下面的服务器程序需要在PC上运行，它仅仅建立ServerSocket监听，并使用Socket获取输出流输出。

 

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SimpleServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
　　//创建一个ServerSocket，用于监听客户端Socket的连接请求
　　ServerSocket ss = new ServerSocket(30000);
　　//采用循环不断接受来自客户端的请求
　　while(true){
　　　　//每当接收到客户端Socket的请求，服务器端也对应产生一个Socket
　　　　Socket s = ss.accept();
　　　　OutputStream os = s.getOutputStream();
　　　　os.write("你好！你收到了服务器的新年祝福：\n".getBytes("utf-8"));
　　　　//关闭输出流，关闭Socket
　　　　os.close();
　　　　s.close();
　　　　}
　　}

 

}

 

上面的程序中建立了一个ServerSocket对象，该ServerSocket在30000端口监听，该ServerSocket将会一直监听，等待客户端程序的连接，程序接下来的代码用于打开Socket对应输出流，并向输出流中写入一段字符串数据。

上面的程序并未把OutputStream流包装成PrintStream，然后使用PrintStream直接输出整个字符串，这是因为该服务器端程序运行于Windows主机上，当直接使用PrintStream输出字符串时默认使用系统平台的字符串(即GBK)进行编码；但该程序的客户端是android应用，运行于Linux平台(Android是Linux内核的)，因此当客户端读取网络数据时默认使用UTF-8字符集进行解码，这样势必引起乱码，为了保证客户端能正常解析到数据，此处手动控制字符串的编码、强行指定使用UTF-8字符集进行编码，这样就可避免乱码问题了。

接下来的客户端也仅仅使用Socket建立与指定IP、指定端口的连接，并使用Socket获取输入流读取数据，该客户端程序是一个Android应用，因此还是需要先建立Android项目，该程序的界面中包含一个文本框，用于显示从服务器端读取的字符串数据。

 

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

 

import android.os.Bundle;
import android.app.Activity;
import android.view.Menu;
import android.widget.EditText;

 

public class SimpleClient extends Activity {
　　EditText show;

 

　　@Override
　　protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
　　　　super.onCreate(savedInstanceState);
　　　　setContentView(R.layout.activity_simple_client);
　　　　show = (EditText) findViewById(R.id.show);
　　　　//关闭输入流、socket
　　　　try {
　　　　　　Socket socket = new Socket("172.18.5.88", 30000);
　　　　　　//将Socket对应的输入流包装成BufferReader
　　　　　　BufferedReader br = new BufferedReader(
　　　　　　　　　　　　new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
　　　　　　//进行普通IO操作
　　　　　　String line = br.readLine();
　　　　　　show.setText("来自服务器的数据"+line);
　　　　　　br.close();
　　　　　　socket.close();
　　　　} catch (Exception e) {
　　　　　　e.printStackTrace();
　　　　}
　　}

 

 

 

}

上面的程序中使用ServerSocket和Socket建立网络连接后，接下来通过Socket获取输入流、输出流进行通信。不难看出，一旦使用ServerSocket、Socket建立网络连接，程序通过网络通信与普通IO并没有太大的区别。

该Android应用需要访问互联网，因此还需要为该应用赋予访问互联网的权限，也就是在AndroidManifest.xml文件中增加如下配置片段：

<!-- 授权访问互联网 -->
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>

先运行上面程序中的SimpleServer类，将看到服务器一直处于等待状态，因为服务器使用了死循环来接收来自客户端的请求；再运行客户端AndroidClient类，将看到程序输出：“来自服务器的数据：你好，你收到了服务器的新年祝福！”这表明客户端和服务端通信成功。

实际应用中，程序可能不想让执行网络连接、读取服务器数据的进程一直阻塞，而是希望当网络连接、读取操作超过合理时间之后，系统自动认为该操作失败，这个合理时间就是超时时间。Socket对象提供了一个setSoTimeout(int  timeout)来设置超时时长，如下面的代码：

Socket  s = new  Socket("127.0.0.1" ,  30000);

//设置10秒之后即认为超时

s.setSoTimeout(10000);

为Socket对象指定了超时时长之后，如果使用Socket进行读、写操作完成之前已经超出了该时间限制，那么这些方法就会抛出SocketTimeoutException异常，程序可以对该异常进行捕捉，并进行适当处理。如以下代码：

 

try {
　　//使用Scanner来读取网络输入流中的数据
　　Scanner scan = new Scanner(s.getInputStream());
　　//读取一行字符
　　String line = scan.nextLine();
}
//捕捉SocketTimeoutException异常
catch (SocketTimeoutException e) {
　　// 对异常进行处理

　　......
}

假设程序需要为Socket连接服务器时指定超时时长：即经过指定时间后，如果该Socket还未连接到远程服务器，则系统认为该Socket连接超时。但Socket的所有构造器里都没有提供指定超时时长的参数，所以程序应该先创建一个无连接的Socket，再调用Socket的connect()方法来连接远程服务器，而connect方法就可以接受一个超时时长参数，如以下代码：

//创建一个无连接的Socket
Socket s = new Socket();
//让该Socket连接到远程服务器，如果经过10秒还没有连接到，则认为连接超时
s.connect(new InetAddress(host,port), 1000);