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Java网络编程总结
 
466 次浏览     评价:  
 2018-5-21 
 
编辑推荐:
本文来自于csdn,本文主要对java网络编程Socket(套接字)接口的使用做详细的介绍和使用。

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。

(一)比较:UDP和TCP

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。

(二)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

(一)Socket的定义

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。

(二)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(socket.getOutputStream/socket.getInputStream)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。)

(三)创建Socket

创建Socket在java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:

客户端类的构造器:

Socket(InetAddress address, int port);

Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);

Socket(String host, int prot); //主要使用

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)

服务端类的构造器:

ServerSocket(int port); //主要使用

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:

Socket client = new Socket("127.0.01", 5555); //127.0.01任何时候都代表本机IP地址,5555是自定义的端口号

ServerSocket server = new ServerSocket (5555);

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。

(四)简单的Client/Server程序

程序实现的功能:

(1)服务器在每一台客户端登陆的时候:发送一条短信给客户端“服务器正在向你发送消息!”,然后在服务器端显示连接上的客户端主机地址。

(2)客户端连接上了,会接收到一条短信,并且可以对服务器一直进行发送短信。

(3)服务器可以一直接收客户端的短信。

(4)这里服务器只写一句话,但是想要像客户端那样一直写也是可以的,改一下就可以了。

1. 服务器端程序的编写

package com.xykj .server;
import java.io .IOException;
import java.io .InputStream;
import java.io .OutputStream;
import java.net .ServerSocket;
import java.net .Socket;
/**
服务器端继承 Thread
* 可以实现简单的交互
* */
public class Server extends Thread {
// 定义服务器接口 ServerSocket
ServerSocket server = null;
// 定义一个服务器,定义端口
public Server (int port) {
try {
server = new ServerSocket (port);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace ();
}
}
// 发送消息的线程
@Override
public void run() {
super.run();
try {
System.out.println ("服务器在启动中...等待用户的连接");
//一直接收用户的连接,连接之后发送一条短信给用户
while (true){
// 建立 socket 接口,accept 方法是一个阻塞进程,等到有用户连接才往下走
// 定义Socket 类
Socket socket = server.accept ();
//通过socket对象可以获得输出流,用来写数据
OutputStream os = socket.getOutputStream ();
// 向客户端发送消息
os.write ("服务器正在向你发送消息!".getBytes());
// 在服务器上显示连接的上的电脑、
System.out.println (socket.getInetAddress (). getHostAddress ()+ "连接上了!");
// 通过socket对象可以获得输入流,用来读取用户数据
InputStream is = socket.getInputStream ();
//读取数据
int len=0;
byte[] buf = new byte [1024];
while ((len=is.read(buf) ) != -1) {
//直接把获得的数据打印出来
System.out.println ("服务器接收到客户端的数据:"+ new String (buf,0,len));
}
}
} catch (IOException e) {
e . printStackTrace();
}
}
}

服务器的启动:

package com.xykj. server ;
ublic class ServerTest {
public static void main (String [] args) {
// 这里服务器只需要定义一个端口号就可以了,程序会自动获取IP地址
// 但是客户端需要连接这个服务器时,需要知道它的 IP地址还有端口号
// ip地址的查看方法:进入cmd窗口,输入 ipconfig /all可以看到
Server server = new Server (6768);
server.start ();
}

2. 客户端程序的编写

package com.xykj .client;
import java.io .IOException;
import java.io .InputStream;
import java.io .OutputStream;
import java.net .Socket;
import java.net .UnknownHostException;
import java.util .Scanner;
public class Client extends Thread {
//定义一个Socket对象
Socket socket = null;
public Client (String host, int port) {
try {
// 需要服务器的IP地址和端口号,才能获得正确的Socket对象
socket = new Socket (host, port);
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace ();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace ();
}
}
@Override
public void run () {
// 客户端一连接就可以写数据个服务器了
new sendMessThread ().start ();
super.run ();
try {
// 读Sock里面的数据
InputStreams = socket. getInputStream ();
byte [] buf = new byte [1024];
int len = 0;
while ( (len = s.read (buf)) != -1) {
System.out .println (new String(buf, 0, len));
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//往Socket里面写数据,需要新开一个线程
class sendMessThread extends Thread {
@Override
public void run () {
super.run();
//写操作
Scanner scanner = null;
OutputStream os = null;
try {
scanner = new Scanner (System.in);
os = socket.getOutputStream ();
String in="";
do {
in = scanner.next ();
os.write (("客户端:"+in).getBytes ());
os.flush();
} while (!in.equals("bye"));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace ();
}
scanner.close ();
try {
os.close ();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace ();
}
}
}
}

启动客户端:

package com.xykj .client2;
public class ClientTest2 {
public static void main (String [] args) {
// 需要服务器的正确的IP地址和端口号
Client2 client2 = new Client2("192.168.18.128", 6768);
client2.start ();
}
}

程序中要先开启服务端,在开启客户端,否则会报错!

还有就是一般的电脑是动态的IP地址,每天都在变化。要注意修改!

(五)支持多客户的client/server程序

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。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。并且每一个用户对应一个固定的线程来接收信息。服务器还会把接收到的信息发送给所有连接上的客户端。

示例:多人聊天室的实现:

1.服务器端的设计

package com.xykj .server2;
import java.io .IOException;
import java.io .InputStream;
import java.io .OutputStream;
import java.net .ServerSocket;
import java.net .Socket;
import java.util .ArrayList;
import java.util .List;
/**
* 可以实现和客户端的相互发送消息的交互 可以是多台电脑
* */
public class Server2 extends Thread {
// 用来存放连接上的用户的socket 对象的值
List list = new ArrayList <>();
// 定义服务器接口 ServerSocket
ServerSocket server = null;
// 定义一个服务器,定义端口
public Server2 (int port) {
try {
server = new ServerSocket (port);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace ();
}
}
// 发送消息的线程
@Override
public void run () {
super.run ();
try {
while (true) {
// 建立socket接口,accept 方法是一个阻塞进程,等到有用户连接才往下走
// 定义Socket类
Socket socket = server.accept();
// 在服务器显示连接的上的电脑、
String message = socket. getInetAddress (). getHost Address () .toString();
System.out.println (message+"连接上了");
// 向用户发送消息
SendMessageToAllUser (message);
// 把连接上的用户添加到集合;里面去
list .add (socket);
//开始新连接用户的线程,用于该可以一直读取数据
new readerThread (socket).start();;
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace ();
}
}
// 把消息发送给每一个用户,涉及到写的操作 OutStream
private void SendMessageToAllUser (String message) {
// 拿到每一个用户的 socket 对象,对其进行写入数据
for (Socket socket : list) {
// 判读之前保存的连接是否还在
if (socket != null && socket.isConnected() ) {
try {
OutputStream os = socket.getOutputStream ();
os.write (message.getBytes());
os.flush ();// 刷新一下写入的数据,很有必要
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace ();
}
}
}
}
// 读取客户端的信息
class readerThread extends Thread {
InputStream is = null;
// 这里传入一个 socket 对象,因为每一个用户都要用一个不同的线程存放的 socket 对象来进行一直读取数据
public readerThread (Socket socket) {
try {
// 获取输入流
is = socket.getInputStream ();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace ();
}
}
@Override
public void run () {
super.run ();
try {
int len = 0;
byte[] buf = new byte [1024];
while ( (len = is.read(buf) ) != -1) {
// 把读取到的数据发送给其他用户
SendMessageToAllUser (new String(buf, 0, len));
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace ();
}
}
}
}

启动服务端:

package com.xykj .server;
public class ServerTest {
public static void main (String[] args) {
// 这里服务器只需要定义一个端口号就可以了,IP地址程序会自动获取
// 但是客户端需要连接这个服务器时,需要知道它的IP地址还有端口号
// ip地址的查看方法:进入cmd窗口,输入ipconfig/all可以看到
Server2 server = new Server2 (6768);
server.start ();
}
}

2.客户端的设计

这个和上个例子的客户端的设计基本一样,就不再重复粘贴了。

总结:上面主要是对java网络编程 Socket 接口类的使用,还有TCP协议的应用(Socket的主要应用),当然TCP 还有一个比较主要的应用就是文件传输,其中涉及到比较复杂的字符串处理(接收前和接收后都要),有兴趣的可以自己设计一下。

   
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