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java socket编程

服务程序连接编程协议

2023-03-02 11:03:12 时间

**一，网络编程中两个主要的问题**

一个是如何准确的定位网络上一台或多台主机，另一个就是找到主机后如何可靠高效的进行数据传输。

在TCP/IP协议中IP层主要负责网络主机的定位，数据传输的路由，由IP地址可以唯一地确定Internet上的一台主机。

而TCP层则提供面向应用的可靠（tcp）的或非可靠（UDP）的数据传输机制，这是网络编程的主要对象，一般不需要关心IP层是如何处理数据的。

目前较为流行的网络编程模型是客户机/服务器（C/S）结构。即通信双方一方作为服务器等待客户提出请求并予以响应。客户则在需要服务时向服务器提 出申请。服务器一般作为守护进程始终运行，监听网络端口，一旦有客户请求，就会启动一个服务进程来响应该客户，同时自己继续监听服务端口，使后来的客户也 能及时得到服务。

**二，两类传输协议：TCP；UDP**

**TCP**是**Tranfer Control Protocol**的 简称，是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建 立连接，以便在TCP协议的基础上进行通信，当一个socket（通常都是server socket）等待建立连接时，另一个socket可以要求进行连接，一旦这两个socket连接起来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可以进行发送 或接收操作。

**UDP**是**User Datagram Protocol**的简称，是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。

**比较：**

**UDP：**1，每个数据报中都给出了完整的地址信息，因此无需要建立发送方和接收方的连接。

2，UDP传输数据时是**有**大小限制的，每个被传输的数据报必须限定在**64KB之内**。

3，UDP是一个不可靠的协议，发送方所发送的数据报并不一定以相同的次序到达接收方

**TCP：**1，面向连接的协议，在socket之间进行数据传输之前必然要建立连接，所以在TCP中需要连接

时间。

2，TCP传输数据大小限制，一旦连接建立起来，双方的socket就可以按统一的格式传输大的

数据。

3，TCP是一个可靠的协议，它确保接收方完全正确地获取发送方所发送的全部数据。

**应用：**

1，**TCP**在网络通信上有极强的生命力，例如远程连接（Telnet）和文件传输（FTP）都需要不定长度的数据被可靠地传输。但是可靠的传输是要付出代价的，对数据内容正确性的检验必然占用计算机的处理时间和网络的带宽，**因此TCP传输的效率不如UDP高**。

2，**UDP**操作简单，而且仅需要较少的监护，因此通常用于局域网高可靠性的分散系统中client/server应用程序。例如视频会议系统，并不要求音频视频数据绝对的正确，只要保证连贯性就可以了，这种情况下显然使用UDP会更合理一些。

**三，基于Socket的java网络编程**

1，什么是Socket

网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换，这个双向链路的一端称为一个Socket。Socket通常用来实现客户方和服务方的连接。Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面，一个Socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定。

但是，Socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种，因此两者之间是没有必然联系的。在Java环境下，Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。

2，Socket通讯的过程

Server端Listen(监听)某个端口是否有连接请求，Client端向Server 端发出Connect(连接)请求，Server端向Client端发回Accept（接受）消息。一个连接就建立起来了。Server端和Client 端都可以通过Send，Write等方法与对方通信。

对于一个功能齐全的Socket，都要包含以下基本结构，其工作过程包含以下四个基本的步骤：

（1） 创建Socket；

（2） 打开连接到Socket的输入/出流；

（3） 按照一定的协议对Socket进行读/写操作；

（4） 关闭Socket.（在实际应用中，并未使用到显示的close，虽然很多文章都推荐如此，不过在我的程序中，可能因为程序本身比较简单，要求不高，所以并未造成什么影响。）

3，创建Socket

创建Socket

java在包java.net中提供了两个类Socket和ServerSocket，分别用来表示双向连接的客户端和服务端。这是两个封装得非常好的类，使用很方便。其构造方法如下：

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分别是双向连接中另一方的IP地址、主机名和端 口号，stream指明socket是流socket还是数据报socket，localPort表示本地主机的端口号，localAddr和 bindAddr是本地机器的地址（ServerSocket的主机地址），impl是socket的父类，既可以用来创建serverSocket又可 以用来创建Socket。count则表示服务端所能支持的最大连接数。例如：学习视频网 http://www.xxspw.com

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

ServerSocket server = new ServerSocket(80);

注意，在选择端口时，必须小心。每一个端口提供一种特定的服务，只有给出正确的端口，才 能获得相应的服务。0~1023的端口号为系统所保留，例如http服务的端口号为80,telnet服务的端口号为21,ftp服务的端口号为23, 所以我们在选择端口号时，最好选择一个大于1023的数以防止发生冲突。

在创建socket时如果发生错误，将产生IOException，在程序中必须对之作出处理。所以在创建Socket或ServerSocket是必须捕获或抛出例外。

4，简单的Client/Server程序

1. 客户端程序

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);

//向本机的4700端口发出客户请求

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

//由系统标准输入设备构造BufferedReader对象

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

//由Socket对象得到输出流，并构造PrintWriter对象

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

//由Socket对象得到输入流，并构造相应的BufferedReader对象

String readline;

readline=sin.readLine(); //从系统标准输入读入一字符串

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

//若从标准输入读入的字符串为 "bye"则停止循环

os.println(readline);

//将从系统标准输入读入的字符串输出到Server

os.flush();

//刷新输出流，使Server马上收到该字符串

System.out.println("Client:"+readline);

//在系统标准输出上打印读入的字符串

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

//从Server读入一字符串，并打印到标准输出上

readline=sin.readLine(); //从系统标准输入读入一字符串

\} //继续循环

os.close(); //关闭Socket输出流

is.close(); //关闭Socket输入流

socket.close(); //关闭Socket

\}catch(Exception e) \{

System.out.println("Error"+e); //出错，则打印出错信息

2. 服务器端程序

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);

//创建一个ServerSocket在端口4700监听客户请求

\}catch(Exception e) \{

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

//出错，打印出错信息

Socket socket=null;

try\{

socket=server.accept();

//使用accept()阻塞等待客户请求，有客户

//请求到来则产生一个Socket对象，并继续执行

\}catch(Exception e) \{

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

//出错，打印出错信息

String line;

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

//由Socket对象得到输入流，并构造相应的BufferedReader对象

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

//由Socket对象得到输出流，并构造PrintWriter对象

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

//由系统标准输入设备构造BufferedReader对象

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

//在标准输出上打印从客户端读入的字符串

line=sin.readLine();

//从标准输入读入一字符串

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

//如果该字符串为 "bye"，则停止循环

os.println(line);

//向客户端输出该字符串

os.flush();

//刷新输出流，使Client马上收到该字符串

System.out.println("Server:"+line);

//在系统标准输出上打印读入的字符串

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

//从Client读入一字符串，并打印到标准输出上

line=sin.readLine();

//从系统标准输入读入一字符串

\} 　//继续循环

os.close(); //关闭Socket输出流

is.close(); //关闭Socket输入流

socket.close(); //关闭Socket

server.close(); //关闭ServerSocket

\}catch(Exception e)\{

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

//出错，打印出错信息

5，支持多客户的client/server程序

前面的Client/Server程序只能实现Server和一个客户的对话。在实际应用 中，往往是在服务器上运行一个永久的程序，它可以接收来自其他多个客户端的请求，提供相应的服务。为了实现在服务器方给多个客户提供服务的功能，需要对上 面的程序进行改造，利用多线程实现多客户机制。服务器总是在指定的端口上监听是否有客户请求，一旦监听到客户请求，服务器就会启动一个专门的服务线程来响 应该客户的请求，而服务器本身在启动完线程之后马上又进入监听状态，等待下一个客户的到来。

首先来看一下服务类

/**
     * 
     */
    package com.dnion.socket;
    
    import java.io.IOException;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    
    /**
     *************************************************************** 
     * 项目名称：JavaThread
     * 程序名称：MultiJabberServer
     * 日期：2012-8-23 下午02:38:20
     * 作者：
     * 模块：
     * 描述：
     * 备注：
     * ------------------------------------------------------------
     * 修改历史
     * 序号  				日期        		修改人       修改原因
     * 
     * 修改备注：
     * @version 
     ***************************************************************
     */
    public class MultiJabberServer {
    
    	
    	/**
    	 * 方法名：main
    	 * 描述：
    	 * 作者：
    	 * 日期：2012-8-23 下午02:38:20
    	 * @param @param args
    	 * @return void
    	 */
    	public static void main(String[] args) {
    		ServerSocket s = null;
    		Socket socket  = null;
    		try {
    			s = new ServerSocket(8080);
    			//等待新请求、否则一直阻塞
    			while(true){
    				socket = s.accept();
    				System.out.println("socket:"+socket);
    				new ServeOneJabbr(socket);
    				
    			}
    		} catch (Exception e) {
    			try {
    				socket.close();
    			} catch (IOException e1) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e1.printStackTrace();
    			}
    		}finally{
    			try {
    				s.close();
    			} catch (IOException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		
    
    	}
    
    }

接着我们要写一个服务端响应请求的类也就是一个socket

/**
     * 
     */
    package com.dnion.socket;
    
    import java.io.BufferedReader;
    import java.io.BufferedWriter;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStreamReader;
    import java.io.OutputStreamWriter;
    import java.io.PrintWriter;
    import java.net.Socket;
    
    /**
     *************************************************************** 
     * 项目名称：JavaThread
     * 程序名称：ServeOneJabbr
     * 日期：2012-8-23 下午02:34:13
     * 作者：
     * 模块：
     * 描述：
     * 备注：
     * ------------------------------------------------------------
     * 修改历史
     * 序号  				日期        		修改人       修改原因
     * 
     * 修改备注：
     * @version 
     ***************************************************************
     */
    public class ServeOneJabbr extends Thread{
    
    	private Socket socket = null;
    	private BufferedReader br = null;
    	private PrintWriter pw = null;
    	
    	public ServeOneJabbr(Socket s){
    		socket = s;
    		try {
    			br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
    			pw = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())),true);
    			start();
    		} catch (Exception e) {
    			
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    	
    	@Override
    	public void run() {
    		while(true){
    			String str;
    			try {
    				str = br.readLine();
    				if(str.equals("END")){
    					br.close();
    					pw.close();
    					socket.close();
    					break;
    				}
    				System.out.println("Client Socket Message:"+str);
    				pw.println("Message Received");
    				pw.flush();
    			} catch (Exception e) {
    				try {
    					br.close();
    					pw.close();
    					socket.close();
    				} catch (IOException e1) {
    					// TODO Auto-generated catch block
    					e1.printStackTrace();
    				}
    			}
    		}
    	}
    	
    	
    	
    }

接下来客户端socket

/**
     * 
     */
    package com.dnion.socket;
    
    import java.io.BufferedReader;
    import java.io.BufferedWriter;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStreamReader;
    import java.io.OutputStreamWriter;
    import java.io.PrintWriter;
    import java.net.Socket;
    
    /**
     *************************************************************** 
     * 项目名称：JavaThread 程序名称：JabberClient 日期：2012-8-23 下午01:47:12 
     * 作者：
     * 模块： 
     * 描述： 
     * 备注：
     * ------------------------------------------------------------ 
     * 修改历史
     * 序号
     * 日期
     * 修改人
     * 修改原因
     * 修改备注：
     * 
     * @version
     *************************************************************** 
     */
    public class JabberClient {
    
    	/**
    	 * 方法名：main 描述： 作者：白鹏飞 日期：2012-8-23 下午01:47:12
    	 * 
    	 * @param @param args
    	 * @return void
    	 */
    	public static void main(String[] args) {
    		Socket socket = null;
    		BufferedReader br = null;
    		PrintWriter pw = null;
    		try {
    			//客户端socket指定服务器的地址和端口号
    			socket = new Socket("127.0.0.1", JabberServer.PORT);
    			System.out.println("Socket=" + socket);
    			//同服务器原理一样
    			br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
    					socket.getInputStream()));
    			pw = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(
    					socket.getOutputStream())));
    			for (int i = 0; i < 10; i++) {
    				pw.println("howdy " + i);
    				pw.flush();
    				String str = br.readLine();
    				System.out.println(str);
    			}
    			pw.println("END");
    			pw.flush();
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    		} finally {
    			try {
    				System.out.println("close......");
    				br.close();
    				pw.close();
    				socket.close();
    			} catch (IOException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    	}
    
    }

这样一个简单地多客户端响应socket就成了

每次有一个请求发送过来服务端都会新建一个线程来单独服务

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