socket編程基礎(chǔ)

一 . 網(wǎng)絡(luò)編程中兩個主要的問題

一個是如何準(zhǔn)確的定位網(wǎng)絡(luò)上一臺或多臺主機削咆,另一個就是找到主機后如何可靠高效的進行數(shù)據(jù)傳輸。

在TCP/IP協(xié)議中IP層主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)主機的定位宵溅,數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚桑蒊P地址可以唯一地確定Internet上的一臺主機蛹疯。

而TCP層則提供面向應(yīng)用的可靠(tcp)的或非可靠(UDP)的數(shù)據(jù)傳輸機制荸镊,這是網(wǎng)絡(luò)編程的主要對象,一般不需要關(guān)心IP層是如何處理數(shù)據(jù)的阅束。

目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)編程模型是客戶機/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu)呼胚。即通信雙方一方作為服務(wù)器等待客戶提出請求并予以響應(yīng)∠⒙悖客戶則在需要服務(wù)時向服務(wù)器提 出申請蝇更。服務(wù)器一般作為守護進程始終運行,監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)端口呼盆,一旦有客戶請求年扩,就會啟動一個服務(wù)進程來響應(yīng)該客戶,同時自己繼續(xù)監(jiān)聽服務(wù)端口宿亡,使后來的客戶也 能及時得到服務(wù)常遂。

二 . 兩類傳輸協(xié)議:TCP;UDP

TCP是Tranfer Control Protocol的 簡稱,是一種面向連接的保證可靠傳輸?shù)膮f(xié)議克胳。通過TCP協(xié)議傳輸平绩,得到的是一個順序的無差錯的數(shù)據(jù)流。發(fā)送方和接收方的成對的兩個socket之間必須建 立連接漠另,以便在TCP協(xié)議的基礎(chǔ)上進行通信捏雌,當(dāng)一個socket(通常都是server socket)等待建立連接時,另一個socket可以要求進行連接笆搓,一旦這兩個socket連接起來性湿,它們就可以進行雙向數(shù)據(jù)傳輸,雙方都可以進行發(fā)送 或接收操作满败。

UDP是User Datagram Protocol的簡稱肤频,是一種無連接的協(xié)議,每個數(shù)據(jù)報都是一個獨立的信息算墨,包括完整的源地址或目的地址宵荒,它在網(wǎng)絡(luò)上以任何可能的路徑傳往目的地,因此能否到達(dá)目的地净嘀,到達(dá)目的地的時間以及內(nèi)容的正確性都是不能被保證的报咳。

比較:
UDP:

  • 每個數(shù)據(jù)報中都給出了完整的地址信息,因此無需要建立發(fā)送方和接收方的連接挖藏。

  • UDP傳輸數(shù)據(jù)時是有大小限制的暑刃,每個被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報必須限定在64KB之內(nèi)。

  • UDP是一個不可靠的協(xié)議膜眠,發(fā)送方所發(fā)送的數(shù)據(jù)報并不一定以相同的次序到達(dá)接收方

TCP:

  • 面向連接的協(xié)議岩臣,在socket之間進行數(shù)據(jù)傳輸之前必然要建立連接,所以在TCP中需要連接時間宵膨。

  • TCP傳輸數(shù)據(jù)大小限制婿脸,一旦連接建立起來,雙方的socket就可以按統(tǒng)一的格式傳輸大的數(shù)據(jù)柄驻。

  • TCP是一個可靠的協(xié)議,它確保接收方完全正確地獲取發(fā)送方所發(fā)送的全部數(shù)據(jù)焙压。

應(yīng)用:

  • TCP在網(wǎng)絡(luò)通信上有極強的生命力鸿脓,例如遠(yuǎn)程連接(Telnet)和文件傳輸(FTP)都需要不定長度的數(shù)據(jù)被可靠地傳輸。但是可靠的傳輸是要付出代價的涯曲,對數(shù)據(jù)內(nèi)容正確性的檢驗必然占用計算機的處理時間和網(wǎng)絡(luò)的帶寬野哭,因此TCP傳輸?shù)男什蝗鏤DP高。

  • UDP操作簡單幻件,而且僅需要較少的監(jiān)護拨黔,因此通常用于局域網(wǎng)高可靠性的分散系統(tǒng)中client/server應(yīng)用程序。例如視頻會議系統(tǒng)绰沥,并不要求音頻視頻數(shù)據(jù)絕對的正確篱蝇,只要保證連貫性就可以了贺待,這種情況下顯然使用UDP會更合理一些。

三 . 基于Socket的java網(wǎng)絡(luò)編程

1 . 什么是Socket

網(wǎng)絡(luò)上的兩個程序通過一個雙向的通訊連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換零截,這個雙向鏈路的一端稱為一個Socket麸塞。Socket通常用來實現(xiàn)客戶方和服務(wù)方的連接。Socket是TCP/IP協(xié)議的一個十分流行的編程界面涧衙,一個Socket由一個IP地址和一個端口號唯一確定哪工。

但是,Socket所支持的協(xié)議種類也不光TCP/IP一種弧哎,因此兩者之間是沒有必然聯(lián)系的雁比。在Java環(huán)境下,Socket編程主要是指基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程撤嫩。

2 . Socket通訊的過程

Server端Listen(監(jiān)聽)某個端口是否有連接請求偎捎,Client端向Server 端發(fā)出Connect(連接)請求,Server端向Client端發(fā)回Accept(接受)消息非洲。一個連接就建立起來了鸭限。Server端和Client 端都可以通過Send,Write等方法與對方通信两踏。

對于一個功能齊全的Socket败京,都要包含以下基本結(jié)構(gòu),其工作過程包含以下四個基本的步驟:
(1) 創(chuàng)建Socket梦染;

(2) 打開連接到Socket的輸入/出流赡麦;

(3) 按照一定的協(xié)議對Socket進行讀/寫操作;

(4) 關(guān)閉Socket.(在實際應(yīng)用中帕识,并未使用到顯示的close泛粹,雖然很多文章都推薦如此,不過在我的程序中肮疗,可能因為程序本身比較簡單晶姊,要求不高,所以并未造成什么影響伪货。)

3 . 創(chuàng)建Socket

java在包java.net中提供了兩個類Socket和ServerSocket们衙,分別用來表示雙向連接的客戶端和服務(wù)端。這是兩個封裝得非常好的類碱呼,使用很方便蒙挑。其構(gòu)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地址愚臀、主機名和端 口號忆蚀,stream指明socket是流socket還是數(shù)據(jù)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)馋袜,impl是socket的父類男旗,既可以用來創(chuàng)建serverSocket又可 以用來創(chuàng)建Socket。count則表示服務(wù)端所能支持的最大連接數(shù)桃焕。

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

  ServerSocket server = new ServerSocket(80);

注意剑肯,在選擇端口時,必須小心观堂。每一個端口提供一種特定的服務(wù)让网,只有給出正確的端口,才 能獲得相應(yīng)的服務(wù)师痕。0~1023的端口號為系統(tǒng)所保留溃睹,例如http服務(wù)的端口號為80,telnet服務(wù)的端口號為21,ftp服務(wù)的端口號為23, 所以我們在選擇端口號時,最好選擇一個大于1023的數(shù)以防止發(fā)生沖突胰坟。

在創(chuàng)建socket時如果發(fā)生錯誤因篇,將產(chǎn)生IOException,在程序中必須對之作出處理笔横。所以在創(chuàng)建Socket或ServerSocket是必須捕獲或拋出例外竞滓。

4,簡單的Client/Server程序
(1). 客戶端程序

 import java.io.*;

  import java.net.*;

  public class TalkClient {

    public static void main(String args[]) {

      try{

        Socket socket=new Socket("127.0.0.1",4700);

        //向本機的4700端口發(fā)出客戶請求

        BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        //由系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備構(gòu)造BufferedReader對象

        PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream());

        //由Socket對象得到輸出流吹缔,并構(gòu)造PrintWriter對象

        BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

        //由Socket對象得到輸入流商佑,并構(gòu)造相應(yīng)的BufferedReader對象

        String readline;

        readline=sin.readLine(); //從系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入一字符串

        while(!readline.equals("bye")){

        //若從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入的字符串為 "bye"則停止循環(huán)

          os.println(readline);

          //將從系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸出上打印讀入的字符串

          System.out.println("Server:"+is.readLine());

          //從Server讀入一字符串厢塘,并打印到標(biāo)準(zhǔn)輸出上

          readline=sin.readLine(); //從系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入一字符串

        } //繼續(xù)循環(huán)

        os.close(); //關(guān)閉Socket輸出流

        is.close(); //關(guān)閉Socket輸入流

        socket.close(); //關(guān)閉Socket

      }catch(Exception e) {

        System.out.println("Error"+e); //出錯茶没,則打印出錯信息

      }

  }

}

2. 服務(wù)器端程序

 import java.io.*;

  import java.net.*;

  import java.applet.Applet;

  public class TalkServer{

    public static void main(String args[]) {

      try{

        ServerSocket server=null;

        try{

          server=new ServerSocket(4700);

        //創(chuàng)建一個ServerSocket在端口4700監(jiān)聽客戶請求

        }catch(Exception e) {

          System.out.println("can not listen to:"+e);

        //出錯,打印出錯信息

        }

        Socket socket=null;

        try{

          socket=server.accept();

          //使用accept()阻塞等待客戶請求晚碾,有客戶

          //請求到來則產(chǎn)生一個Socket對象抓半,并繼續(xù)執(zhí)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對象得到輸入流格嘁,并構(gòu)造相應(yīng)的BufferedReader對象

        PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream());

         //由Socket對象得到輸出流,并構(gòu)造PrintWriter對象

        BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

         //由系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備構(gòu)造BufferedReader對象

        System.out.println("Client:"+is.readLine());

        //在標(biāo)準(zhǔn)輸出上打印從客戶端讀入的字符串

        line=sin.readLine();

        //從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入一字符串

        while(!line.equals("bye")){

        //如果該字符串為 "bye",則停止循環(huán)

          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(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸出上打印讀入的字符串

          System.out.println("Client:"+is.readLine());

          //從Client讀入一字符串响禽,并打印到標(biāo)準(zhǔn)輸出上

          line=sin.readLine();

          //從系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入一字符串

        }  //繼續(xù)循環(huán)

        os.close(); //關(guān)閉Socket輸出流

        is.close(); //關(guān)閉Socket輸入流

        socket.close(); //關(guān)閉Socket

        server.close(); //關(guān)閉ServerSocket

      }catch(Exception e){

        System.out.println("Error:"+e);

        //出錯芋类,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(xiàn)Server和一個客戶的對話。在實際應(yīng)用 中胖喳,往往是在服務(wù)器上運行一個永久的程序丽焊,它可以接收來自其他多個客戶端的請求咕别,提供相應(yīng)的服務(wù)惰拱。為了實現(xiàn)在服務(wù)器方給多個客戶提供服務(wù)的功能,需要對上 面的程序進行改造欣孤,利用多線程實現(xiàn)多客戶機制昔逗。服務(wù)器總是在指定的端口上監(jiān)聽是否有客戶請求纤子,一旦監(jiān)聽到客戶請求控硼,服務(wù)器就會啟動一個專門的服務(wù)線程來響 應(yīng)該客戶的請求,而服務(wù)器本身在啟動完線程之后馬上又進入監(jiān)聽狀態(tài)翼悴,等待下一個客戶的到來鹦赎。

文章轉(zhuǎn)載自 加菲貓

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