Java:Socket編程學習總結 – JAVA編程語言程序開發技術文章

一、網絡編程中兩個主要的問題

        一個是如何準確的定位網絡上一臺或多臺主機,另一個就是找到主機後如何可靠高效的進行數據傳輸。
        在TCP/IP協議中IP層主要負責網絡主機的定位,數據傳輸的路由,由IP地址可以唯一地確定Internet上的一臺主機。而TCP層則提供面向應用的可靠(tcp)的或非可靠(UDP)的數據傳輸機制,這是網絡編程的主要對象,一般不需要關心IP層是如何處理數據的。
        目前較為流行的網絡編程模型是客戶機/服務器(C/S)結構。即通信雙方一方作為服務器等待客戶提出請求並予以響應。客戶則在需要服務時向服務器提 出申請。服務器一般作為守護進程始終運行,監聽網絡端口,一旦有客戶請求,就會啟動一個服務進程來響應該客戶,同時自己繼續監聽服務端口,使後來的客戶也 能及時得到服務。

二、兩類傳輸協議:TCP;UDP

         TCP是Tranfer Control Protocol的 簡稱,是一種面向連接的保證可靠傳輸的協議。通過TCP協議傳輸,得到的是一個順序的無差錯的數據流。發送方和接收方的成對的兩個socket之間必須建 立連接,以便在TCP協議的基礎上進行通信,當一個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,一旦這兩個socket連接起來,它們就可以進行雙向數據傳輸,雙方都可以進行發送 或接收操作。
        UDP是User Datagram Protocol的簡稱,是一種無連接的協議,每個數據報都是一個獨立的信息,包括完整的源地址或目的地址,它在網絡上以任何可能的路徑傳往目的地,因此能否到達目的地,到達目的地的時間以及內容的正確性都是不能被保證的。
比較:
UDP:
每個數據報中都給出瞭完整的地址信息,因此無需要建立發送方和接收方的連接。
UDP傳輸數據時是有大小限制的,每個被傳輸的數據報必須限定在64KB之內。
 UDP是一個不可靠的協議,發送方所發送的數據報並不一定以相同的次序到達接收方
TCP:
面向連接的協議,在socket之間進行數據傳輸之前必然要建立連接,所以在TCP中需要連接時間。
TCP傳輸數據大小限制,一旦連接建立起來,雙方的socket就可以按統一的格式傳輸大的數據。
TCP是一個可靠的協議,它確保接收方完全正確地獲取發送方所發送的全部數據。
應用:
       1、TCP在網絡通信上有極強的生命力,例如遠程連接(Telnet)和文件傳輸(FTP)都需要不定長度的數據被可靠地傳輸。但是可靠的傳輸是要付出代價的,對數據內容正確性的檢驗必然占用計算機的處理時間和網絡的帶寬,因此TCP傳輸的效率不如UDP高。
       2、UDP操作簡單,而且僅需要較少的監護,因此通常用於局域網高可靠性的分散系統中client/server應用程序。例如視頻會議系統,並不要求音頻視頻數據絕對的正確,隻要保證連貫性就可以瞭,這種情況下顯然使用UDP會更合理一些。

三、基於Socket的java網絡編程

1、什麼是Socket
       網絡上的兩個程序通過一個雙向的通訊連接實現數據的交換,這個雙向鏈路的一端稱為一個Socket。Socket通常用來實現客戶方和服務方的連接。Socket是TCP/IP協議的一個十分流行的編程界面,一個Socket由一個IP地址和一個端口號唯一確定。
但是,Socket所支持的協議種類也不光TCP/IP一種,因此兩者之間是沒有必然聯系的。在Java環境下,Socket編程主要是指基於TCP/IP協議的網絡編程。
2、Socket通訊的過程
       Server端Listen(監聽)某個端口是否有連接請求,Client端向Server端發出Connect(連接)請求,Server端向Client端發回Accept(接受)消息。一個連接就建立起來瞭。Server端和Client 端都可以通過Send,Write等方法與對方通信。
對於一個功能齊全的Socket,都要包含以下基本結構,其工作過程包含以下四個基本的步驟:
  (1) 創建Socket;
  (2) 打開連接到Socket的輸入/出流;
  (3) 按照一定的協議對Socket進行讀/寫操作;
  (4) 關閉Socket.(在實際應用中,並未使用到顯示的close,雖然很多文章都推薦如此,不過在我的程序中,可能因為程序本身比較簡單,要求不高,所以什麼並未造成影響。)
3、創建Socket
      java在包java.net中提供瞭兩個類Socket和ServerSocket,分別用來表示雙向連接的客戶端和服務端。這是兩個封裝得非常好的類,使用很方便。其構造方法如下:
  
[java] 
 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, intlocalPort) 
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、主機名和端 口號,stream指明socket是流socket還是數據報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),impl是socket的父類,既可以用來創建serverSocket又可 以用來創建Socket。count則表示服務端所能支持的最大連接數。例如:
[java] 
Socket client = new Socket("127.0.01.", 80); 
ServerSocket server = new ServerSocket(80); 
  註意,在選擇端口時,必須小心。每一個端口提供一種特定的服務,隻有給出正確的端口,才 能獲得相應的服務。0~1023的端口號為系統所保留,例如http服務的端口號為80,telnet服務的端口號為21,ftp服務的端口號為23, 所以我們在選擇端口號時,最好選擇一個大於1023的數以防止發生沖突。
  在創建socket時如果發生錯誤,將產生IOException,在程序中必須對之作出處理。所以在創建Socket或ServerSocket是必須捕獲或拋出例外。

四、簡單的Client/Server程序

1. 客戶端程序
 
[java] 
   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端口發出客戶請求 
        BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
        //由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象 
        PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream()); 
        //由Socket對象得到輸出流,並構造PrintWriter對象 
        BufferedReader is=new BufferedReader(newInputStreamReader(socket.getInputStream())); 
        //由Socket對象得到輸入流,並構造相應的BufferedReader對象 
        String readline; 
        readline=sin.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字符串 
        while(!readline.equals("bye")){ 
        //若從標準輸入讀入的字符串為 "bye"則停止循環 
          os.println(readline); 
          //將從系統標準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); 
          //在系統標準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,並打印到標準輸出上 
          readline=sin.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字符串 
        } //繼續循環 
        os.close(); //關閉Socket輸出流 
        is.close(); //關閉Socket輸入流 
        socket.close(); //關閉Socket 
      }catch(Exception e) { 
        System.out.println("Error"+e); //出錯,則打印出錯信息 
      } 
  } 

2. 服務器端程序
  
[java]
 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); 
      //創建一個ServerSocket在端口4700監聽客戶請求 
      }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,有客戶 
        //請求到來則產生一個Socket對象,並繼續執行 
      }catch(Exception e) { 
        System.out.println("Error."+e); 
        //出錯,打印出錯信息 
      } 
      String line; 
      BufferedReader is=new BufferedReader(newInputStreamReader(socket.getInputStream())); 
       //由Socket對象得到輸入流,並構造相應的BufferedReader對象 
      PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream()); 
       //由Socket對象得到輸出流,並構造PrintWriter對象 
      BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
       //由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象 
      System.out.println("Client:"+is.readLine()); 
      //在標準輸出上打印從客戶端讀入的字符串 
      line=sin.readLine(); 
      //從標準輸入讀入一字符串 
      while(!line.equals("bye")){ 
      //如果該字符串為 "bye",則停止循環 
        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); 
        //在系統標準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,並打印到標準輸出上 
        line=sin.readLine(); 
        //從系統標準輸入讀入一字符串 
      }  //繼續循環 
      os.close(); //關閉Socket輸出流 
      is.close(); //關閉Socket輸入流 
      socket.close(); //關閉Socket 
      server.close(); //關閉ServerSocket 
    }catch(Exception e){ 
      System.out.println("Error:"+e); 
      //出錯,打印出錯信息 
    } 
  } 

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