點滴:Java Socket編程【轉】

一,網絡編程中兩個主要的問題

一個是如何準確的定位網絡上一臺或多臺主機,另一個就是找到主機後如何可靠高效的進行數據傳輸。

在TCP/IP協議中IP層主要負責網絡主機的定位,數據傳輸的路由,由IP地址可以唯一地確定Internet上的一臺主機。

而TCP層則提供面向應用的可靠(tcp)的或非可靠(UDP)的數據傳輸機制,這是網絡編程的主要對象,一般不需要關心IP層是如何處理數據的。

目前較爲流行的網絡編程模型是客戶機/服務器(C/S)結構。即通信雙方一方作爲服務器等待客戶提出請求並予以響應。客戶則在需要服務時向服務器提 出申請。服務器一般作爲守護進程始終運行,監聽網絡端口,一旦有客戶請求,就會啓動一個服務進程來響應該客戶,同時自己繼續監聽服務端口,使後來的客戶也 能及時得到服務。

二,兩類傳輸協議:TCP;UDP

TCPTranfer Control Protocol的 簡稱,是一種面向連接的保證可靠傳輸的協議。通過TCP協議傳輸,得到的是一個順序的無差錯的數據流。發送方和接收方的成對的兩個socket之間必須建 立連接,以便在TCP協議的基礎上進行通信,當一個socket(通常都是server socket)等待建立連接時,另一個socket可以要求進行連接,一旦這兩個socket連接起來,它們就可以進行雙向數據傳輸,雙方都可以進行發送 或接收操作。

UDPUser Datagram Protocol的簡稱,是一種無連接的協議,每個數據報都是一個獨立的信息,包括完整的源地址或目的地址,它在網絡上以任何可能的路徑傳往目的地,因此能否到達目的地,到達目的地的時間以及內容的正確性都是不能被保證的。

比較:

UDP:1,每個數據報中都給出了完整的地址信息,因此無需要建立發送方和接收方的連接。

            2,UDP傳輸數據時是大小限制的,每個被傳輸的數據報必須限定在64KB之內

           3,UDP是一個不可靠的協議,發送方所發送的數據報並不一定以相同的次序到達接收方

TCP:1,面向連接的協議,在socket之間進行數據傳輸之前必然要建立連接,所以在TCP中需要連接

                時間。

            2,TCP傳輸數據大小限制,一旦連接建立起來,雙方的socket就可以按統一的格式傳輸大的  

                    數據。

             3,TCP是一個可靠的協議,它確保接收方完全正確地獲取發送方所發送的全部數據。

應用:

1,TCP在網絡通信上有極強的生命力,例如遠程連接(Telnet)和文件傳輸(FTP)都需要不定長度的數據被可靠地傳輸。但是可靠的傳輸是要付出代價的,對數據內容正確性的檢驗必然佔用計算機的處理時間和網絡的帶寬,因此TCP傳輸的效率不如UDP

2,UDP操作簡單,而且僅需要較少的監護,因此通常用於局域網高可靠性的分散系統中client/server應用程序。例如視頻會議系統,並不要求音頻視頻數據絕對的正確,只要保證連貫性就可以了,這種情況下顯然使用UDP會更合理一些。

三,基於Socket的java網絡編程

1,什麼是Socket

網絡上的兩個程序通過一個雙向的通訊連接實現數據的交換,這個雙向鏈路的一端稱爲一個Socket。Socket通常用來實現客戶方和服務方的連接。Socket是TCP/IP協議的一個十分流行的編程界面,一個Socket由一個IP地址和一個端口號唯一確定。

但是,Socket所支持的協議種類也不光TCP/IP一種,因此兩者之間是沒有必然聯繫的。在Java環境下,Socket編程主要是指基於TCP/IP協議的網絡編程。

2,Socket通訊的過程

Server端Listen(監聽)某個端口是否有連接請求,Client端向Server 端發出Connect(連接)請求,Server端向Client端發回Accept(接受)消息。一個連接就建立起來了。Server端和Client 端都可以通過Send,Write等方法與對方通信。

對於一個功能齊全的Socket,都要包含以下基本結構,其工作過程包含以下四個基本的步驟:

  (1) 創建Socket;

  (2) 打開連接到Socket的輸入/出流;

  (3) 按照一定的協議對Socket進行讀/寫操作;

  (4) 關閉Socket.(在實際應用中,並未使用到顯示的close,雖然很多文章都推薦如此,不過在我的程序中,可能因爲程序本身比較簡單,要求不高,所以並未造成什麼影響。)

3,創建Socket

創建Socket

java在包java.net中提供了兩個類Socket和ServerSocket,分別用來表示雙向連接的客戶端和服務端。這是兩個封裝得非常好的類,使用很方便。其構造方法如下:

  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分別是雙向連接中另一方的IP地址、主機名和端 口號,stream指明socket是流socket還是數據報socket,localPort表示本地主機的端口號,localAddr和 bindAddr是本地機器的地址(ServerSocket的主機地址),impl是socket的父類,既可以用來創建serverSocket又可 以用來創建Socket。count則表示服務端所能支持的最大連接數。例如:學習視頻網 http://www.xxspw.com

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

  ServerSocket server = new ServerSocket(80);

  注意,在選擇端口時,必須小心。每一個端口提供一種特定的服務,只有給出正確的端口,才 能獲得相應的服務。0~1023的端口號爲系統所保留,例如http服務的端口號爲80,telnet服務的端口號爲21,ftp服務的端口號爲23, 所以我們在選擇端口號時,最好選擇一個大於1023的數以防止發生衝突。

  在創建socket時如果發生錯誤,將產生IOException,在程序中必須對之作出處理。所以在創建Socket或ServerSocket是必須捕獲或拋出例外。

4,簡單的Client/Server程序

1. 客戶端程序

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

public class TalkClient {

	public static void main(String args[]) {

		try {

			Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 1112);
			// 向本機的XXXX端口發出客戶請求

			BufferedReader sin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			// 由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象

			PrintWriter os = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
			// 由Socket對象得到輸出流,並構造PrintWriter對象

			BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
			// 由Socket對象得到輸入流,並構造相應的BufferedReader對象

			String readline;
			readline = sin.readLine(); // 從系統標準輸入讀入一字符串

			while (!readline.equals("bye")) {
				// 若從標準輸入讀入的字符串爲 "bye"則停止循環

				os.println(readline);
				// 將從系統標準輸入讀入的字符串輸出到Server

				os.flush();
				// 刷新輸出流,使Server馬上收到該字符串

				System.out.println("Client:" + readline);
				// 在系統標準輸出上打印讀入的字符串

				System.out.println("Server:" + is.readLine());
				// 從Server讀入一字符串,並打印到標準輸出上

				readline = sin.readLine(); // 從系統標準輸入讀入一字符串
			} // 繼續循環

			os.close(); // 關閉Socket輸出流
			is.close(); // 關閉Socket輸入流
			socket.close(); // 關閉Socket

		} catch (Exception e) {
			System.out.println("Error:" + e.toString()); // 出錯,則打印出錯信息
		} 
	}

}


 2. 服務器端程序

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

public class TalkServer {

	public static void main(String args[]) {

		try {

			ServerSocket server = null;

			try {
				server = new ServerSocket(1112);
				// 創建一個ServerSocket在端口XXXX監聽客戶請求
				System.out.println("create ServerSocket:");
			} catch (Exception e) {
				System.out.println("can not listen to:" + e);
				// 出錯,打印出錯信息
			}

			Socket socket = null;

			try {
				System.out.println("ServerSocket try accept...");
				socket = server.accept();
				// 使用accept()阻塞等待客戶請求,有客戶
				System.out.println("ServerSocket try accepted");

				// 請求到來則產生一個Socket對象,並繼續執行

			} catch (Exception e) {
				System.out.println("Error." + e);
				// 出錯,打印出錯信息
			}

			String line;

			BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
			// 由Socket對象得到輸入流,並構造相應的BufferedReader對象

			PrintWriter os = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
			// 由Socket對象得到輸出流,並構造PrintWriter對象

			BufferedReader sin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			// 由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象

			System.out.println("Client:" + is.readLine());
			// 在標準輸出上打印從客戶端讀入的字符串

			line = sin.readLine();
			// 從標準輸入讀入一字符串

			while (!line.equals("bye")) {
				// 如果該字符串爲 "bye",則停止循環

				os.println(line);
				// 向客戶端輸出該字符串

				os.flush();
				// 刷新輸出流,使Client馬上收到該字符串

				System.out.println("Server:" + line);
				// 在系統標準輸出上打印讀入的字符串

				System.out.println("Client:" + is.readLine());
				// 從Client讀入一字符串,並打印到標準輸出上

				line = sin.readLine();
				// 從系統標準輸入讀入一字符串

			}// 繼續循環

			os.close(); // 關閉Socket輸出流
			is.close(); // 關閉Socket輸入流
			socket.close(); // 關閉Socket
			server.close(); // 關閉ServerSocket

		} catch (Exception e) {
			System.out.println("Error:" + e);
			// 出錯,打印出錯信息

		}

	}

}

  


5,支持多客戶的client/server程序

前面的Client/Server程序只能實現Server和一個客戶的對話。在實際應用 中,往往是在服務器上運行一個永久的程序,它可以接收來自其他多個客戶端的請求,提供相應的服務。爲了實現在服務器方給多個客戶提供服務的功能,需要對上 面的程序進行改造,利用多線程實現多客戶機制。服務器總是在指定的端口上監聽是否有客戶請求,一旦監聽到客戶請求,服務器就會啓動一個專門的服務線程來響 應該客戶的請求,而服務器本身在啓動完線程之後馬上又進入監聽狀態,等待下一個客戶的到來。


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