Java Socket 編程
1. 背景
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,來專註於解決問題,而不用關註通信細節。
java.net 包中提供了兩種常見的網絡協議的支持:
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。
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。
2. Socket 編程
套接字使用TCP提供了兩臺計算機之間的通信機制。 客戶端程序創建一個套接字,並嘗試連接服務器的套接字。
當連接建立時,服務器會創建一個 Socket 對象。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進行通信。
java.net.Socket 類代表一個套接字,並且 java.net.ServerSocket 類為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:
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服務器實例化一個 ServerSocket 對象,表示通過服務器上的端口通信。
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服務器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法,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。
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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。
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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。
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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 流在進行通信,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。
2.1 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。
2.1.1 ServerSocket 類構造方法
序號 | 方法描述 |
1 | public ServerSocket(int port) throws IOException 創建綁定到特定端口的服務器套接字。 |
2 | public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException 利用指定的 backlog 創建服務器套接字並將其綁定到指定的本地端口號。 |
3 | public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException 使用指定的端口、偵聽 backlog 和要綁定到的本地 IP 地址創建服務器。 |
4 | public ServerSocket() throws IOException 創建非綁定服務器套接字。 |
創建非綁定服務器套接字。 如果 ServerSocket 構造方法沒有拋出異常,就意味著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。
2.1.2 ServerSocket 類的常用方法
序號 | 方法描述 |
1 | public int getLocalPort() 返回此套接字在其上偵聽的端口。 |
2 | public Socket accept() throws IOException 偵聽並接受到此套接字的連接。 |
3 | public void setSoTimeout(int timeout) 通過指定超時值啟用/禁用 SO_TIMEOUT,以毫秒為單位。 |
4 | public void bind(SocketAddress host, int backlog) 將 ServerSocket 綁定到特定地址(IP 地址和端口號)。 |
2.2 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 ,而 服務器獲得一個 Socket 對象則通過 accept() 方法的返回值。
2.2.1 Socket 類構造方法.
序號 | 方法描述 |
1 | public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException. 創建一個流套接字並將其連接到指定主機上的指定端口號。 |
2 | public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException 創建一個流套接字並將其連接到指定 IP 地址的指定端口號。 |
3 | public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 創建一個套接字並將其連接到指定遠程主機上的指定遠程端口。 |
4 | public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 創建一個套接字並將其連接到指定遠程地址上的指定遠程端口。 |
5 | public Socket() 通過系統默認類型的 SocketImpl 創建未連接套接字 |
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,註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。
序號 | 方法描述 |
1 | public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException 將此套接字連接到服務器,並指定一個超時值。 |
2 | public InetAddress getInetAddress() 返回套接字連接的地址。 |
3 | public int getPort() 返回此套接字連接到的遠程端口。 |
4 | public int getLocalPort() 返回此套接字綁定到的本地端口。 |
5 | public SocketAddress getRemoteSocketAddress() 返回此套接字連接的端點的地址,如果未連接則返回 null。 |
6 | public InputStream getInputStream() throws IOException 返回此套接字的輸入流。 |
7 | public OutputStream getOutputStream() throws IOException 返回此套接字的輸出流。 |
8 | public void close() throws IOException 關閉此套接字。 |
2.3 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:
序號 | 方法描述 |
1 | static InetAddress getByAddress(byte[] addr) 在給定原始 IP 地址的情況下,返回 InetAddress 對象。 |
2 | static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr) 根據提供的主機名和 IP 地址創建 InetAddress。 |
3 | static InetAddress getByName(String host) 在給定主機名的情況下確定主機的 IP 地址。 |
4 | String getHostAddress() 返回 IP 地址字符串(以文本表現形式)。 |
5 | String getHostName() 獲取此 IP 地址的主機名。 |
6 | static InetAddress getLocalHost() 返回本地主機。 |
7 | String toString() 將此 IP 地址轉換為 String。 |
3. Socket 客戶端實例
3.1 MyClient
MyClient一個客戶端程序,該程序通過 socket 連接到服務器並發送一個請求,然後等待一個響應。
1 package com.loveincode.socket; 2 3 import java.io.DataInputStream; 4 import java.io.DataOutputStream; 5 import java.io.IOException; 6 import java.io.InputStream; 7 import java.io.OutputStream; 8 import java.net.Socket; 9 10 public class MyClient { 11 public static void main(String [] args) 12 { 13 String serverName = args[0]; 14 int port = Integer.parseInt(args[1]); 15 try 16 { 17 System.out.println("Client:連接到主機:" + serverName + " ,端口號:" + port); 18 //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。 19 //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。 20 Socket client = new Socket(serverName, port); 21 System.out.println("Client:遠程主機地址:" + client.getRemoteSocketAddress()); 22 OutputStream outToServer = client.getOutputStream(); 23 DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer); 24 25 out.writeUTF("Client:Hello from " + client.getLocalSocketAddress()); 26 InputStream inFromServer = client.getInputStream(); 27 DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer); 28 System.out.println("Client:服務器響應: " + in.readUTF()); 29 client.close(); 30 }catch(IOException e) 31 { 32 e.printStackTrace(); 33 } 34 } 35 }
3.2 MyServer
MyServer是一個服務器端應用程序,使用 Socket 來監聽一個指定的端口。
1 package com.loveincode.socket; 2 3 import java.io.DataInputStream; 4 import java.io.DataOutputStream; 5 import java.io.IOException; 6 import java.net.ServerSocket; 7 import java.net.Socket; 8 import java.net.SocketTimeoutException; 9 10 public class MyServer extends Thread{ 11 12 private ServerSocket serverSocket; 13 14 public MyServer(int port) throws IOException 15 { 16 //服務器實例化一個 ServerSocket 對象,表示通過服務器上的端口通信。 17 serverSocket = new ServerSocket(port); 18 //10s中沒有連接,則關閉 19 serverSocket.setSoTimeout(10000); 20 } 21 22 public void run() 23 { 24 while(true) 25 { 26 try 27 { 28 System.out.println("Server:等待遠程連接,端口號為:" + serverSocket.getLocalPort() + "..."); 29 //服務器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法,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。 30 //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。 31 Socket server = serverSocket.accept(); 32 System.out.println("Server:遠程主機地址:" + server.getRemoteSocketAddress()); 33 DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream()); 34 System.out.println(in.readUTF()); 35 DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream()); 36 out.writeUTF("Server:謝謝連接我:" + server.getLocalSocketAddress() + "\nGoodbye!"); 37 server.close(); 38 }catch(SocketTimeoutException s) 39 { 40 System.out.println("Server:Socket timed out!"); 41 break; 42 }catch(IOException e) 43 { 44 e.printStackTrace(); 45 break; 46 } 47 } 48 } 49 50 }
3.3 Test.java
測試
1 package com.loveincode.socket; 2 3 import java.io.IOException; 4 5 public class Test { 6 public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { 7 8 MyServer server = new MyServer(5209); 9 server.start(); 10 11 Thread.sleep(1000); 12 String[] arg = {"localhost","5209"}; 13 //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。 14 MyClient.main(arg); 15 16 MyClient.main(arg); 17 18 } 19 }
3.4 結果
Server:等待遠程連接,端口號為:5209... Client:連接到主機:localhost ,端口號:5209 Client:遠程主機地址:localhost/127.0.0.1:5209 Server:遠程主機地址:/127.0.0.1:65497 Client:Hello from /127.0.0.1:65497 Client:服務器響應: Server:謝謝連接我:/127.0.0.1:5209 Goodbye! Server:Socket timed out!
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