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瑞斯特总结java socket编程

 

总结java socket编程

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?#19994;?#20027;机后如何可靠高效的进行数据传输。

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。

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,?#35805;?#19981;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?#35805;?#20316;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:TCPUDP

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?#22836;?#21644;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?#20445;?#21478;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:

UDP1,每个数据报中都给出了完整的地址信息,因?#23435;?#38656;要建立发?#22836;?#21644;接收方的连接。

            2UDP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

           3UDP是一个不可靠的协议,发?#22836;?#25152;发送的数据报并不一定以相同的次序到达接收方

TCP1,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?#34892;?#35201;连接

                时间。

            2TCP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。

             3TCP是一个可靠的协议,它确保接收方完全正确地获取发?#22836;?#25152;发送的全部数据。

应用:

1TCP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

2UDP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?#24120;?#24182;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Socketjava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SocketSocket通常用来实现客户方?#22836;?#21153;方的连接。SocketTCP/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。

2Socket通讯的过程

ServerListen(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SendWrite?#30830;?#27861;与对方通信。

对于一个功能齐全的Socket,?#23478;?#21253;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?#25317;?/span>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?#19994;?#31243;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SocketServerSocket,分别用来表示双向连接的客户端?#22836;?#21153;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addresshostport分别是双向连接中另一方的IP地址、主机名和端 口号,stream?#35813;?/span>socket是流socket还是数据报socketlocalPort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),implsocket的父类,既可以用来创建serverSocket又可 以用来创建Socketcount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?#20445;?#24517;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?#20445;?#26368;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SocketServerSocket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());

        //Socket对象得到输出流,并构造PrintWriter对象

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

        //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?#22336;?#20018;

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

        //若从标准输入读入的?#22336;?#20018;为 "bye"则停止循环

          os.println(readline);

          //将从系统标准输入读入的?#22336;?#20018;输出到Server

          os.flush();

          //刷?#29575;?#20986;流,使Server马上收到该?#22336;?#20018;

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

          //在系统标准输出上打印读入的?#22336;?#20018;

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

          //Server读入一?#22336;?#20018;,并打印到标准输出上

          readline=sin.readLine(); //从系统标准输入读入一?#22336;?#20018;

        } //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()));

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

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

         //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?#22336;?#20018;

        line=sin.readLine();

        //从标准输入读入一?#22336;?#20018;

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

        //如果该?#22336;?#20018;为 "bye",则停止循环

          os.println(line);

          //向客户端输出该?#22336;?#20018;

          os.flush();

          //刷?#29575;?#20986;流,使Client马上收到该?#22336;?#20018;

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

          //在系统标准输出上打印读入的?#22336;?#20018;

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

          //Client读入一?#22336;?#20018;,并打印到标准输出上

          line=sin.readLine();

          //从系统标准输入读入一?#22336;?#20018;

         //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。

ServerSocket serverSocket=null;

    boolean listening=true;

    try{

      serverSocket=new ServerSocket(4700);

      //创建一个ServerSocket在端口4700监听客户请求

    }catch(IOException e) {  }

    while(listening){ //永远循环监听

      new ServerThread(serverSocket.accept(),clientnum).start();

      //监听到客户请求,根据得到的Socket对象和

       客户计数创建服务线程,并启动之

      clientnum++; //增加客户计数

    }

    serverSocket.close(); //关闭ServerSocket

设计ServerThread

 public class ServerThread extends Thread{

   Socket socket=null; //保存与本线程相关的Socket对象

   int clientnum; //保存本进程的客户计数

   public ServerThread(Socket socket,int num) { //构造函数

    this.socket=socket; //初始化socket变量

    clientnum=num+1; //初始化clientnum变量

   }

   public void run() { //线程主体

    try{//在这里实现数据的接受?#22836;?#36865;}

?#27169;?span style="font-family:Arial;">Datagram通讯

TCP/IP协议的传输层除了TCP协议之外还有一个UDP协议,相比而言UDP的应用不如TCP广泛,几个标准的应用层协议HTTPFTPSMTP…使用的都是TCP协议。但是,UDP协议可以应用在需要很强的实时交互性的场合,如网络游戏,视频会议等。

1,什么是Datagram

数据报(Datagram)就跟日常生活中的邮件系统一样,是不能保证可靠的寄到的,而面向链接的TCP就好比电话,双方能肯定对方接受到了信息。

TCP,可靠,传输大小无限制,但是需要连接建立时间,差错控制开销大。

UDP,不可靠,差错控制开销较小,传输大小限制在64K以下,不需要建立连接。

2Datagram使用

包java.net中提供了两个类DatagramSocket和DatagramPacket用来支持数据报通信,DatagramSocket用于在程序之间建立传送数据报的通信连接, DatagramPacket则用来表示一个数据报。

DatagramSocket的构造方法:

           DatagramSocket();

   DatagramSocketint prot;

   DatagramSocket(int port, InetAddress laddr)

其中,port?#35813;?/span>socket所使用的端口号,如果未?#35813;?#31471;口号,则把socket连?#25317;?nbsp;本地主机上一个可用的端口。laddr?#35813;?#19968;个可用的本地地址。给出端口号时要保证不发生端口冲突,否则会生成SocketException类例外。注 意:上述的两个构造方法都声明抛弃非运行时例外SocketException,程序中必须进行处理,或者捕获、或者声明抛弃。

   用数据报方式编写client/server程序?#20445;?#26080;论在客户方还是服务方,首先?#23478;?#24314;立一个DatagramSocket对象,用来接收或发送数据报,然后使用DatagramPacket类对象作为传输数据的载体。

DatagramPacket的构造方法 :

   DatagramPacketbyte buf[],int length);

   DatagramPacket(byte buf[], int length, InetAddress addr, int port);

   DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length)

   DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, InetAddress address, int port)

其中,buf中存放数据报数据,length为数据报中数据的长度,addrport旨明目的地址,offset?#35813;?#20102;数据报的位移量。

在接收数据前,应该采用上面的第一?#22336;?#27861;生成一个DatagramPacket对象,给出接收数据的缓冲区及其长?#21462;?#28982;后调用DatagramSocket 的方法receive()等待数据报的到来,receive()将一直等待,直到收到一个数据报为止。

  DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buf, 256);

  Socket.receive (packet);

发送数据前,也要先生成一个新的DatagramPacket对象,这时要使用上面的第二种 构造方法,在给出存放发送数据的缓冲区的同?#20445;?#36824;要给出完整的目的地址,包括IP地址和端口号。发送数据是通过DatagramSocket的方法 send()实现的,send()根据数据报的目的地址来寻径,以传递数据报。

  DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buf, length, address, port);

  Socket.send(packet)

   在构造数据报?#20445;?#35201;给出InetAddress类?#38382;?#31867;InetAddress在包java.net中定义,用来表示一个Internet地址,我们可 以通过它提供的类方法getByName()从一个表示主机名的?#22336;?#20018;获取该主机的IP地址,然后再获取相应的地址信息。

3,用Datagram进行广播通讯(MulticastSocket

DatagramSocket只允许数据报发送一个目的地址,java.net包中提供了一个类MulticastSocket,允许数据报以广播方式发送到该端口的所有客户。MulticastSocket用在客户端,监听服务器广播来的数据。

1. 客户方程序:MulticastClient.java

  import java.io.*;

  import java.net.*;

  import java.util.*;

  public class MulticastClient {

    public static void main(String args[]) throws IOException

    {

     MulticastSocket socket=new MulticastSocket(4446);

     //创建4446端口的广播套接字

     InetAddress address=InetAddress.getByName("230.0.0.1");

     //得到230.0.0.1的地址信息

     socket.joinGroup(address);

     //使用joinGroup()将广播套接字绑定到地址上

     DatagramPacket packet;

     for(int i=0;i<5;i++) {

       byte[] buf=new byte[256];

       //创建缓冲区

       packet=new DatagramPacket(buf,buf.length);

       //创建接收数据报

       socket.receive(packet); //接收

       String received=new String(packet.getData());

       //由接收到的数据报得到字节数组,

       //并由?#26031;?#36896;一个String对象

       System.out.println("Quote of theMoment:"+received);

       //打印得到的?#22336;?#20018;

     } //循环5

     socket.leaveGroup(address);

     //把广播套接字?#25317;?#22336;上解除绑定

     socket.close(); //关?#23637;?#25773;套接字

   }

 }

 2. 服务器方程序:MulticastServer.java

  public class MulticastServer{

    public static void main(String args[]) throws java.io.IOException

    {

      new MulticastServerThread().start();

      //启动一个服务器线程

    }

  }

 3. 程序MulticastServerThread.java

  import java.io.*;

  import java.net.*;

  import java.util.*;

  public class MulticastServerThread extends QuoteServerThread

  //QuoteServerThread继承得到新的服务器线程类MulticastServerThread

  {

    Private long FIVE_SECOND=5000; //定义常量,5秒钟

    public MulticastServerThread(String name) throws IOException

    {

      super("MulticastServerThread");

      //调用父类,也就是QuoteServerThread的构造函数

    }

    public void run() //重写父类的线程主体

    {

     while(moreQuotes) {

     //根据标志变量判断是否继续循环

      try{

        byte[] buf=new byte[256];

        //创建缓冲区

        String dString=null;

        if(in==null) dString=new Date().toString();

        //如果初始化的时候打开文件失败了,

        //则使用日期作为要传送的?#22336;?#20018;

        else dString=getNextQuote();

        //否则调用成员函数从文件中读出?#22336;?#20018;

        buf=dString.getByte();

        //String转换成字节数组,以便传送send it

        InetAddress group=InetAddress.getByName("230.0.0.1");

        //得到230.0.0.1的地址信息

        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buf,buf.length,group,4446);

        //根据缓冲区,广播地址,和端口号创建DatagramPacket对象

        socket.send(packet); //发送该Packet

        try{

          sleep((long)(Math.random()*FIVE_SECONDS));

          //随机等待一段时间,05秒之间

        }catch(InterruptedException e) { } //异常处理

      }catch(IOException e){ //异常处理

        e.printStackTrace( ); //打印错误栈

        moreQuotes=false; //置结束循环标志

      }

    }

    socket.close( ); //关?#23637;?#25773;套接口

   }

 }

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