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Java中Socket编程实例详解(附代码可测试)


[摘要]本文主要是对Java中Socket编程实例详解(附代码可测试)的讲解,希望对大家学习Java中Socket编程实例详解(附代码可测试)有所帮助。

  一,网络编程中两个主要的问题

  一个是如何准确的定位网络上一台或多台主机,另一个就是找到主机后如何可靠高效的进行数据传输。

  在TCP/IP协议中IP层主要负责网络主机的定位,数据传输的路由,由IP地址可以唯一地确定Internet上的一台主机。

  而TCP层则提供面向应用的可靠(tcp)的或非可靠(UDP)的数据传输机制,这是网络编程的主要对象,一般不需要关心IP层是如何处理数据的。

  目前较为流行的网络编程模型是客户机/服务器(C/S)结构。即通信双方一方作为服务器等待客户提出请求并予以响应。客户则在需要服务时向服务器提 出申请。服务器一般作为守护进程始终运行,监听网络端口,一旦有客户请求,就会启动一个服务进程来响应该客户,同时自己继续监听服务端口,使后来的客户也 能及时得到服务。

  二,两类传输协议:TCP;UDP

  TCP是Tranfer Control Protocol的 简称,是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输,得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建 立连接,以便在TCP协议的基础上进行通信,当一个socket(通常都是server socket)等待建立连接时,另一个socket可以要求进行连接,一旦这两个socket连接起来,它们就可以进行双向数据传输,双方都可以进行发送 或接收操作。

  UDP是User Datagram Protocol的简称,是一种无连接的协议,每个数据报都是一个独立的信息,包括完整的源地址或目的地址,它在网络上以任何可能的路径传往目的地,因此能否到达目的地,到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。

  比较:

  UDP:1,每个数据报中都给出了完整的地址信息,因此无需要建立发送方和接收方的连接。

  2,UDP传输数据时是有大小限制的,每个被传输的数据报必须限定在64KB之内。

  3,UDP是一个不可靠的协议,发送方所发送的数据报并不一定以相同的次序到达接收方

  TCP:1,面向连接的协议,在socket之间进行数据传输之前必然要建立连接,所以在TCP中需要连接

  时间。

  2,TCP传输数据大小限制,一旦连接建立起来,双方的socket就可以按统一的格式传输大的

  数据。

  3,TCP是一个可靠的协议,它确保接收方完全正确地获取发送方所发送的全部数据。

  应用:

  1,TCP在网络通信上有极强的生命力,例如远程连接(Telnet)和文件传输(FTP)都需要不定长度的数据被可靠地传输。但是可靠的传输是要付出代价的,对数据内容正确性的检验必然占用计算机的处理时间和网络的带宽,因此TCP传输的效率不如UDP高。

  2,UDP操作简单,而且仅需要较少的监护,因此通常用于局域网高可靠性的分散系统中client/server应用程序。例如视频会议系统,并不要求音频视频数据绝对的正确,只要保证连贯性就可以了,这种情况下显然使用UDP会更合理一些。

  三,基于Socket的java网络编程

  1,什么是Socket

  网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换,这个双向链路的一端称为一个Socket.Socket通常用来实现客户方和服务方的连接。Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面,一个Socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定。

  但是,Socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种,因此两者之间是没有必然联系的。在Java环境下,Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。

  2,Socket通讯的过程

  Server端Listen(监听)某个端口是否有连接请求,Client端向Server 端发出Connect(连接)请求,Server端向Client端发回Accept(接受)消息。一个连接就建立起来了。Server端和Client 端都可以通过Send,Write等方法与对方通信。

  对于一个功能齐全的Socket,都要包含以下基本结构,其工作过程包含以下四个基本的步骤:

  (1) 创建Socket;

  (2) 打开连接到Socket的输入/出流;

  (3) 按照一定的协议对Socket进行读/写操作;

  (4) 关闭Socket.(在实际应用中,并未使用到显示的close,虽然很多文章都推荐如此,不过在我的程序中,可能因为程序本身比较简单,要求不高,所以并未造成什么影响。)

  3,创建Socket

  创建Socket

  java在包java.net中提供了两个类Socket和ServerSocket,分别用来表示双向连接的客户端和服务端。这是两个封装得非常好的类,使用很方便。其构造方法如下:

  Socket(InetAddress address, int port);

  Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);

  Socket(String host, int prot);

  Socket(String host, int prot, boolean stream);

  Socket(SocketImpl impl)

  Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)

  Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort)

  ServerSocket(int port);

  ServerSocket(int port, int backlog);

  ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)

  其中address、host和port分别是双向连接中另一方的IP地址、主机名和端 口号,stream指明socket是流socket还是数据报socket,localPort表示本地主机的端口号,localAddr和 bindAddr是本地机器的地址(ServerSocket的主机地址),impl是socket的父类,既可以用来创建serverSocket又可 以用来创建Socket.count则表示服务端所能支持的最大连接数。例如:学习视频网 http://www.xxspw.com

  Socket client = new Socket("127.0.01.", 80);

  ServerSocket server = new ServerSocket(80);

  注意,在选择端口时,必须小心。每一个端口提供一种特定的服务,只有给出正确的端口,才 能获得相应的服务。0~1023的端口号为系统所保留,例如http服务的端口号为80,telnet服务的端口号为21,ftp服务的端口号为23, 所以我们在选择端口号时,最好选择一个大于1023的数以防止发生冲突。

  在创建socket时如果发生错误,将产生IOException,在程序中必须对之作出处理。所以在创建Socket或ServerSocket是必须捕获或抛出例外。

 

  4,简单的Client/Server程序

  1. 客户端程序

  import java.io.*;

  import java.net.*;

  public class TalkClient {

  public static void main(String args[]) {

  try{

  Socket socket=new Socket("127.0.0.1",4700);

  //向本机的4700端口发出客户请求

  BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

  //由系统标准输入设备构造BufferedReader对象

  PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream());

  //由Socket对象得到输出流,并构造PrintWriter对象

  BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

  //由Socket对象得到输入流,并构造相应的BufferedReader对象

  String readline;

  readline=sin.readLine(); //从系统标准输入读入一字符串

  while(!readline.equals("bye")){

  //若从标准输入读入的字符串为 "bye"则停止循环

  os.println(readline);

  //将从系统标准输入读入的字符串输出到Server

  os.flush();

  //刷新输出流,使Server马上收到该字符串

  System.out.println("Client:"+readline);

  //在系统标准输出上打印读入的字符串

  System.out.println("Server:"+is.readLine());

  //从Server读入一字符串,并打印到标准输出上

  readline=sin.readLine(); //从系统标准输入读入一字符串

  } //继续循环

  os.close(); //关闭Socket输出流

  is.close(); //关闭Socket输入流

  socket.close(); //关闭Socket

  }catch(Exception e) {

  System.out.println("Error"+e); //出错,则打印出错信息

  }

  }

  }

  2. 服务器端程序

  import java.io.*;

  import java.net.*;

  import java.applet.Applet;

  public class TalkServer{

  public static void main(String args[]) {

  try{

  ServerSocket server=null;

  try{

  server=new ServerSocket(4700);

  //创建一个ServerSocket在端口4700监听客户请求

  }catch(Exception e) {

  System.out.println("can not listen to:"+e);

  //出错,打印出错信息

  }

  Socket socket=null;

  try{

  socket=server.accept();

  //使用accept()阻塞等待客户请求,有客户

  //请求到来则产生一个Socket对象,并继续执行

  }catch(Exception e) {

  System.out.println("Error."+e);

  //出错,打印出错信息

  }

 

  String line;

  BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

  //由Socket对象得到输入流,并构造相应的BufferedReader对象

  PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream());

  //由Socket对象得到输出流,并构造PrintWriter对象

  BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

  //由系统标准输入设备构造BufferedReader对象

  System.out.println("Client:"+is.readLine());

  //在标准输出上打印从客户端读入的字符串

  line=sin.readLine();

  //从标准输入读入一字符串

  while(!line.equals("bye")){

  //如果该字符串为 "bye",则停止循环

  os.println(line);

  //向客户端输出该字符串

  os.flush();

  //刷新输出流,使Client马上收到该字符串

  System.out.println("Server:"+line);

  //在系统标准输出上打印读入的字符串

  System.out.println("Client:"+is.readLine());

  //从Client读入一字符串,并打印到标准输出上

  line=sin.readLine();

  //从系统标准输入读入一字符串

  }  //继续循环

  os.close(); //关闭Socket输出流

  is.close(); //关闭Socket输入流

  socket.close(); //关闭Socket

  server.close(); //关闭ServerSocket

  }catch(Exception e){

  System.out.println("Error:"+e);

  //出错,打印出错信息

  }

  }

  }

  5,支持多客户的client/server程序

  前面的Client/Server程序只能实现Server和一个客户的对话。在实际应用 中,往往是在服务器上运行一个永久的程序,它可以接收来自其他多个客户端的请求,提供相应的服务。为了实现在服务器方给多个客户提供服务的功能,需要对上 面的程序进行改造,利用多线程实现多客户机制。服务器总是在指定的端口上监听是否有客户请求,一旦监听到客户请求,服务器就会启动一个专门的服务线程来响 应该客户的请求,而服务器本身在启动完线程之后马上又进入监听状态,等待下一个客户的到来。



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