Java Socket編程----通信是這樣煉成的
Java最初是作為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的神秘面紗。
Socket編程
一、網絡基礎知識(參考計算機網絡)
關于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為廣泛的協議,是以TCP和IP為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
為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,端口號范圍為0-65535,其中0-1023位為系統保留。
如:HTTP:80FTP: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:用于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類用于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
- //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()方法的返回值為 -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#號后面的內容
- 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");//將字節輸入流轉換為字符輸入流,如果不指定編碼,中文可能會出現亂碼
- BufferedReader br =newBufferedReader(isr);//為字符輸入流添加緩沖,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中基于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 連接建立后,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
-
- /**
- * 基于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,并監聽此端口
- 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,并讀取客戶端信息
- 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 連接建立后,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,并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();
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并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),然后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,實現基于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,用于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,用于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:
對于同一個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