Socket使用入門

原文轉載：Java Socket編程----通信是這樣煉成的。

Java最初是作爲網絡編程語言出現的，其對網絡提供了高度的支持，使得客戶端和服務器的溝通變成了現實，而在網絡編程中，使用最多的就是Socket。像大家熟悉的QQ、MSN都使用了Socket相關的技術。下面就讓我們一起揭開Socket的神祕面紗。

Socket編程

一、網絡基礎知識（參考計算機網絡）

           關於計算機網絡部分可以參考相關博客：

          《TCP/IP協議棧及OSI參考模型詳解》

            http://wangdy.blog.51cto.com/3845563/1588379

       1、兩臺計算機間進行通訊需要以下三個條件：

            IP地址、協議、端口號

       2、TCP/IP協議：

            是目前世界上應用最爲廣泛的協議，是以TCP和IP爲基礎的不同層次上多個協議的集合，也成TCP/IP協議族、或TCP/IP協議棧

            TCP：Transmission Control Protocol 傳輸控制協議

            IP：Internet Protocol 互聯網協議

       3、TCP/IP五層模型

            應用層：HTTP、FTP、SMTP、Telnet等

            傳輸層：TCP/IP

            網絡層：

            數據鏈路層：

            物理層：網線、雙絞線、網卡等

       4、IP地址

            爲實現網絡中不同計算機之間的通信，每臺計算機都必須有一個唯一的標識---IP地址。

            32位二進制

       5、端口

            區分一臺主機的多個不同應用程序，端口號範圍爲0-65535，其中0-1023位爲系統保留。

            如：HTTP：80  FTP：21 Telnet：23

            IP地址+端口號組成了所謂的Socket，Socket是網絡上運行的程序之間雙向通信鏈路的終結點，是TCP和UDP的基礎

       6、Socket套接字：

            網絡上具有唯一標識的IP地址和端口組合在一起才能構成唯一能識別的標識符套接字。

          Socket原理機制：

             通信的兩端都有Socket

             網絡通信其實就是Socket間的通信

             數據在兩個Socket間通過IO傳輸      

       7、Java中的網絡支持

             針對網絡通信的不同層次，Java提供了不同的API，其提供的網絡功能有四大類：

              InetAddress:用於標識網絡上的硬件資源，主要是IP地址

              URL：統一資源定位符，通過URL可以直接讀取或寫入網絡上的數據

              Sockets：使用TCP協議實現的網絡通信Socket相關的類

              Datagram:使用UDP協議，將數據保存在用戶數據報中，通過網絡進行通信。

 

二、InetAddress

         InetAddress類用於標識網絡上的硬件資源，標識互聯網協議(IP)地址。 

         該類沒有構造方法 

//獲取本機的InetAddress實例
InetAddress address =InetAddress.getLocalHost();
address.getHostName();//獲取計算機名
address.getHostAddress();//獲取IP地址
byte[] bytes = address.getAddress();//獲取字節數組形式的IP地址,以點分隔的四部分

//獲取其他主機的InetAddress實例
InetAddress address2 =InetAddress.getByName("其他主機名");
InetAddress address3 =InetAddress.getByName("IP地址");

三、URL類

         1、URL(Uniform Resource Locator)統一資源定位符，表示Internet上某一資源的地址，協議名：資源名稱 

//創建一個URL的實例
URL baidu =new URL("http://www.baidu.com");
URL url =new URL(baidu,"/index.html?username=tom#test");//？表示參數，#表示錨點
url.getProtocol();//獲取協議
url.getHost();//獲取主機
url.getPort();//如果沒有指定端口號，根據協議不同使用默認端口。此時getPort()方法的返回值爲 -1
url.getPath();//獲取文件路徑
url.getFile();//文件名，包括文件路徑+參數
url.getRef();//相對路徑，就是錨點，即#號後面的內容
url.getQuery();//查詢字符串，即參數

        2、使用URL讀取網頁內容

             通過URL對象的openStream()方法可以得到指定資源的輸入流，通過流能夠讀取或訪問網頁上的資源

//使用URL讀取網頁內容
//創建一個URL實例
URL url =new URL("http://www.baidu.com");
InputStream is = url.openStream();//通過openStream方法獲取資源的字節輸入流
InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is,"UTF-8");//將字節輸入流轉換爲字符輸入流,如果不指定編碼，中文可能會出現亂碼
BufferedReader br =newBufferedReader(isr);//爲字符輸入流添加緩衝，提高讀取效率
String data = br.readLine();//讀取數據
while(data!=null){
System.out.println(data);//輸出數據
data = br.readerLine();
}
br.close();
isr.colose();
is.close();

四、TCP編程

         1、TCP協議是面向連接的、可靠的、有序的、以字節流的方式發送數據，通過三次握手方式建立連接，形成傳輸數據的通道，在連接中進行大量數據的傳輸，效率會稍低

         2、Java中基於TCP協議實現網絡通信的類

              客戶端的Socket類

              服務器端的ServerSocket類

        3、Socket通信的步驟

                 ① 創建ServerSocket和Socket

                 ② 打開連接到Socket的輸入/輸出流

                 ③ 按照協議對Socket進行讀/寫操作

                 ④ 關閉輸入輸出流、關閉Socket

        4、服務器端：

                 ① 創建ServerSocket對象，綁定監聽端口

                 ② 通過accept()方法監聽客戶端請求

                 ③ 連接建立後，通過輸入流讀取客戶端發送的請求信息

                 ④ 通過輸出流向客戶端發送鄉音信息

                 ⑤ 關閉相關資源

/**
 * 基於TCP協議的Socket通信，實現用戶登錄，服務端
*/
//1、創建一個服務器端Socket，即ServerSocket，指定綁定的端口，並監聽此端口
ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);//1024-65535的某個端口
//2、調用accept()方法開始監聽，等待客戶端的連接
Socket socket = serverSocket.accept();
//3、獲取輸入流，並讀取客戶端信息
InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is);
BufferedReader br =newBufferedReader(isr);
String info =null;
while((info=br.readLine())!=null){
System.out.println("我是服務器，客戶端說："+info)；
}
socket.shutdownInput();//關閉輸入流
//4、獲取輸出流，響應客戶端的請求
OutputStream os = socket.getOutputStream();
PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
pw.write("歡迎您！");
pw.flush();


//5、關閉資源
pw.close();
os.close();
br.close();
isr.close();
is.close();
socket.close();
serverSocket.close();

        5、客戶端：

                 ① 創建Socket對象，指明需要連接的服務器的地址和端口號

                 ② 連接建立後，通過輸出流想服務器端發送請求信息

                 ③ 通過輸入流獲取服務器響應的信息

                 ④ 關閉響應資源 

//客戶端
//1、創建客戶端Socket，指定服務器地址和端口
Socket socket =newSocket("localhost",10086);
//2、獲取輸出流，向服務器端發送信息
OutputStream os = socket.getOutputStream();//字節輸出流
PrintWriter pw =newPrintWriter(os);//將輸出流包裝成打印流
pw.write("用戶名：admin；密碼：123");
pw.flush();
socket.shutdownOutput();
//3、獲取輸入流，並讀取服務器端的響應信息
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
String info = null;
while((info=br.readLine())!null){
 System.out.println("我是客戶端，服務器說："+info);
}

//4、關閉資源
br.close();
is.close();
pw.close();
os.close();
socket.close();

        6、應用多線程實現服務器與多客戶端之間的通信

               ① 服務器端創建ServerSocket，循環調用accept()等待客戶端連接

               ② 客戶端創建一個socket並請求和服務器端連接

               ③ 服務器端接受苦讀段請求，創建socket與該客戶建立專線連接

               ④ 建立連接的兩個socket在一個單獨的線程上對話

               ⑤ 服務器端繼續等待新的連接   

//服務器線程處理
//和本線程相關的socket
Socket socket =null;
//
public serverThread(Socket socket){
this.socket = socket;
}

publicvoid run(){
//服務器處理代碼
}

//============================================
//服務器代碼
ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);
Socket socket =null;
int count =0;//記錄客戶端的數量
while(true){
socket = serverScoket.accept();
ServerThread serverThread =newServerThread(socket);
 serverThread.start();
 count++;
System.out.println("客戶端連接的數量："+count);
}

五、UDP編程

        UDP協議（用戶數據報協議）是無連接的、不可靠的、無序的,速度快

        進行數據傳輸時，首先將要傳輸的數據定義成數據報（Datagram），大小限制在64k，在數據報中指明數據索要達到的Socket（主機地址和端口號），然後再將數據報發送出去

        DatagramPacket類:表示數據報包

        DatagramSocket類：進行端到端通信的類

        1、服務器端實現步驟

           ① 創建DatagramSocket，指定端口號

           ② 創建DatagramPacket

           ③ 接受客戶端發送的數據信息

           ④ 讀取數據

//服務器端，實現基於UDP的用戶登錄
//1、創建服務器端DatagramSocket，指定端口
DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010);
//2、創建數據報，用於接受客戶端發送的數據
byte[] data =newbyte[1024];//
DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length);
//3、接受客戶端發送的數據
socket.receive(packet);//此方法在接受數據報之前會一致阻塞
//4、讀取數據
String info =newString(data,o,data.length);
System.out.println("我是服務器，客戶端告訴我"+info);


//=========================================================
//向客戶端響應數據
//1、定義客戶端的地址、端口號、數據
InetAddress address = packet.getAddress();
int port = packet.getPort();
byte[] data2 = "歡迎您！".geyBytes();
//2、創建數據報，包含響應的數據信息
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port);
//3、響應客戶端
socket.send(packet2);
//4、關閉資源
socket.close();

        2、客戶端實現步驟

           ① 定義發送信息

           ② 創建DatagramPacket，包含將要發送的信息

           ③ 創建DatagramSocket

           ④ 發送數據

//客戶端
//1、定義服務器的地址、端口號、數據
InetAddress address =InetAddress.getByName("localhost");
int port =10010;
byte[] data ="用戶名：admin;密碼：123".getBytes();
//2、創建數據報，包含發送的數據信息
DatagramPacket packet = newDatagramPacket(data,data,length,address,port);
//3、創建DatagramSocket對象
DatagramSocket socket =newDatagramSocket();
//4、向服務器發送數據
socket.send(packet);


//接受服務器端響應數據
//======================================
//1、創建數據報，用於接受服務器端響應數據
byte[] data2 = new byte[1024];
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length);
//2、接受服務器響應的數據
socket.receive(packet2);
String raply = new String(data2,0,packet2.getLenth());
System.out.println("我是客戶端，服務器說："+reply);
//4、關閉資源
socket.close();

六、注意問題：

     1、多線程的優先級問題：

            根據實際的經驗，適當的降低優先級，否側可能會有程序運行效率低的情況

     2、是否關閉輸出流和輸入流： 

                  對於同一個socket，如果關閉了輸出流，則與該輸出流關聯的socket也會被關閉，所以一般不用關閉流，直接關閉socket即可

     3、使用TCP通信傳輸對象，IO中序列化部分

     4、socket編程傳遞文件，IO流部分