Java的Socket網絡編程（TCP/IP）詳細教程

一、Java 網絡編程

網絡編程是指編寫運行在多個設備（計算機）的程序，這些設備都通過網絡連接起來。
java.net 包中 J2SE 的 API 包含有類和接口，它們提供低層次的通信細節。你可以直接使用這些類和接口，來專注於解決問題，而不用關注通信細節。

java.net 包中提供了兩種常見的網絡協議的支持：

1. TCP：TCP 是傳輸控制協議的縮寫，它保障了兩個應用程序之間的可靠通信。通常用於互聯網協議，被稱 TCP / IP。
2. UDP：UDP 是用戶數據報協議的縮寫，一個無連接的協議。提供了應用程序之間要發送的數據的數據包。

二、Socket 編程

套接字使用TCP提供了兩臺計算機之間的通信機制。
1、客戶端程序創建一個套接字，並嘗試連接服務器的套接字。
2、當連接建立時，服務器會創建一個 Socket 對象。
3、客戶端和服務器現在可以通過對 Socket 對象的寫入和讀取來進行通信。

java.net.Socket 類代表一個套接字，並且 java.net.ServerSocket 類爲服務器程序提供了一種來監聽客戶端，並與他們建立連接的機制。

以下步驟在兩臺計算機之間使用套接字建立TCP連接時會出現：

1、服務器實例化一個 ServerSocket 對象，表示通過服務器上的端口通信。
2、服務器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法獲得一個 Socket 對象，該方法將一直等待，直到客戶端連接到服務器上給定的端口。
3、服務器正在等待時，一個客戶端實例化一個 Socket 對象，指定服務器名稱和端口號來請求連接。
4、Socket 類的構造函數試圖將客戶端連接到指定的服務器和端口號。如果通信被建立，則在客戶端創建一個 Socket 對象能夠與服務器進行通信。
5、在服務器端，accept() 方法返回服務器上一個新的 socket 引用，該 socket 連接到客戶端的 socket。

連接建立後，通過使用 I/O 流進行通信，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流，客戶端的輸出流連接到服務器端的輸入流，而客戶端的輸入流連接到服務器端的輸出流。

TCP 是一個雙向的通信協議，因此數據可以通過兩個數據流在同一時間發送.以下是一些類提供的一套完整的有用的方法來實現 socket。

三、ServerSocket 類的方法

服務器應用程序通過使用 java.net.ServerSocket 類以獲取一個端口,並且偵聽客戶端請求。

ServerSocket 類有四個構造方法：

【注】創建非綁定服務器套接字。 如果 ServerSocket 構造方法沒有拋出異常，就意味着你的應用程序已經成功綁定到指定的端口，並且偵聽客戶端請求。

下面是一些 ServerSocket 類的常用方法：

四、Socket 類的方法

java.net.Socket 類代表客戶端和服務器都用來互相溝通的套接字。

客戶端要獲取一個 Socket 對象通過實例化
服務器獲得一個 Socket 對象則通過 accept() 方法的返回值。

Socket 類有五個構造方法：

當 Socket 構造方法返回，並沒有簡單的實例化了一個 Socket 對象，它實際上會嘗試連接到指定的服務器和端口。

下面列出了一些感興趣的方法，注意客戶端和服務器端都有一個 Socket 對象，所以無論客戶端還是服務端都能夠調用這些方法。

五、InetAddress 類的方法

這個類表示互聯網協議(IP)地址。下面列出了 Socket 編程時比較有用的方法：

六、實例演示

（1）客戶端

客戶端爲GreetingClient.java，通過 socket 連接到服務器併發送一個請求，然後等待一個響應。
代碼如下：

// 文件名 GreetingClient.java
 
import java.net.*;
import java.io.*;
 
public class GreetingClient
{
   public static void main(String [] args)
   {
      String serverName = args[0];
      int port = Integer.parseInt(args[1]);
      try
      {
         System.out.println("連接到主機：" + serverName + " ，端口號：" + port);
         Socket client = new Socket(serverName, port);
         System.out.println("遠程主機地址：" + client.getRemoteSocketAddress());
         OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
         DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);
 
         out.writeUTF("Hello from " + client.getLocalSocketAddress());
         InputStream inFromServer = client.getInputStream();
         DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer);
         System.out.println("服務器響應： " + in.readUTF());
         client.close();
      }catch(IOException e)
      {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

（2）服務器端

GreetingServer.java 是一個服務器端應用程序，使用 Socket 來監聽一個指定的端口，用來響應客戶端的連接。

// 文件名 GreetingServer.java
 
import java.net.*;
import java.io.*;
 
public class GreetingServer extends Thread
{
   private ServerSocket serverSocket;
   
   public GreetingServer(int port) throws IOException
   {
      serverSocket = new ServerSocket(port);
      serverSocket.setSoTimeout(10000);
   }
 
   public void run()
   {
      while(true)
      {
         try
         {
            System.out.println("等待遠程連接，端口號爲：" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
            Socket server = serverSocket.accept();
            System.out.println("遠程主機地址：" + server.getRemoteSocketAddress());
            DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
            System.out.println(in.readUTF());
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
            out.writeUTF("謝謝連接我：" + server.getLocalSocketAddress() + "\nGoodbye!");
            server.close();
         }catch(SocketTimeoutException s)
         {
            System.out.println("Socket timed out!");
            break;
         }catch(IOException e)
         {
            e.printStackTrace();
            break;
         }
      }
   }
   public static void main(String [] args)
   {
      int port = Integer.parseInt(args[0]);
      try
      {
         Thread t = new GreetingServer(port);
         t.run();
      }catch(IOException e)
      {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

編譯以上兩個 java 文件代碼，並執行以下命令來啓動服務，使用端口號爲 6066：

$ javac GreetingServer.java 
$ java GreetingServer 6066
等待遠程連接，端口號爲：6066...

新開一個命令窗口，執行以上命令來開啓客戶端：

$ javac GreetingClient.java 
$ java GreetingClient localhost 6066
連接到主機：localhost ，端口號：6066
遠程主機地址：localhost/127.0.0.1:6066
服務器響應： 謝謝連接我：/127.0.0.1:6066
Goodbye!