Kotlin网络编程(3)TCP Socket 低层次网络编程

TCP Socket 通信概念

TCP Socket 通信过程

Socket 类

ServerSocket 类

案例：文件上传工具

TCP 是面向连接的可靠数据传输协议。TCP 通信过程类似于打电话，电话接通后双方才能通话，在挂断电话之前，电话一直占线。TCP 接连一旦建立起来，会一直占用，知道关闭连接。此外，TCP 为了保证数据的正确性，会重发一切没有收到的数据，还会对数据内容进行验证并保证数据传输的正确顺序。因此 TCP 协议对系统资源有很高的要求。

一、TCP Socket 通信概念

Socket 是网络上的两个程序，通过一个双向的通信连接，实现数据的交流。这个链路的一端称为一个 Socket。Socket 通常用来实现客户端和服务端的连接。Socket 是 TCP/IP 协议的一个十分流行的编程接口，一个 Socket 有一个 IP 地址和一个端口号唯一确定。一旦建立连接，Socket 还会包含本机和远程主机的 IP 地址和远端口号，Socket 是成对出现的。

二、TCP Socket 通信过程

使用 Socket 进行 C/S 结构编程的通信过程如下：

TCP Socket 通信过程

服务器端监听某个端口是否有连接请求，此时服务器端程序处于阻塞状态，知道客户端向服务器端发出连接请求，服务器端接收客户端请求，服务器会应答请求并处理请求，然后将结果应答给客户端，这样就会建立连接。一旦连接建立起来，通信 Socket 可以获得输入输出流对象。借助于输入输出流对象就可以实现服务器与客户端的通信，最后不要忘记关闭 Socket 和释放一些资源（包括关闭输入输出流）。

三、Socket 类

java.net 包为 TCP Socket 编程提供了两个核心类：Socket 和 ServerSocket，分别用来表示双向连接的客户端和服务器端。

下面是Socket类常用的构造函数：

Socket(address: InetAddress!, port: Int)：创建 Socket 对象，并指定远程主机 IP 地址和端口号；
Socket(address: InetAddress!, port: Int, localAddr: InetAddress!, localPort: Int)：创建 Socket 对象，并指定远程主机 IP 地址、端口号以及本机的 IP 地址 (localAddr) 和端口号 (localPort)；
Socket(host: String!, port: Int)：创建 Socket 对象，并指定远程主机名和端口号，IP 地址为 null，null 表示回送地址，即 127.0.0.1；
Socket(host: String!, port: Int, localAddr: InetAddress!, localPort: Int)：创建 Socket 对象，并指定远程主机、端口号以及本机的 IP 地址 (localAddr) 和端口号 (localPort)。host 为主机名，IP 地址为 null，null 表示回送地址，即 127.0.0.1；

提示：“数据类型!” 表示 “平台类型”，String! 表示 String 或 String?。什么是平台类型？

Socket 其他的常用函数和属性如下：

getInputStream() 函数：通过此 Socket返回输入流对象。
getOutputStream() 函数：通过此 Socket返回输出流对象。
port: Int 属性：返回 Socket连接到的远程端口。
localPort: Int 属性：返回 Socket绑定到本地端口。
inetAddress 属性：返回 Socket连接地址。
localAddress 属性：返回 Socket绑定的本地地址。
isClosed 属性：判断返回 Socket是否处于关闭状态。
isConnected 属性：判断返回 Socket是否处于连接状态。
close() 函数：关闭 Socket。

注意：Socket 与流所占用的资源类似，不能通过 Java 虚拟机的垃圾收集器回收，需要程序员释放。释放的方式有两种，一种是可以在 finally 代码块调用 close() 函数关闭 Socket，释放流所占用的资源。另一种是通过自动资源管理技术释放资源，Socket 和 ServerSocket 都实现了 AutoCloseable 接口，所以 kotlin 中可以使用 use 函数。

四、ServerSocket 类

ServerSocket 类常用的构造函数：

ServerSocket(port: Int, maxQueue: Int)。创建绑定到特定端口的服务器 Socket。maxQueue 设置连接请求的最大队列长度，入多队列满时，则拒绝该连接。默认值是 50。
ServerSocket(port: Int)。创建绑定到特定端口的服务器 Socket。连接请求的最大队列长度是 50。

ServerSocket 其他的常用函数和属性如下：

getInputStream() 函数：通过此 Socket返回输入流对象。
getOutputStream() 函数：通过此 Socket返回输出流对象。
isClosed 属性：判断返回 Socket是否处于关闭状态。
isConnected 属性：判断返回 Socket是否处于连接状态。
accept() 函数：侦听并接收到 Socket 的连接。此函数在建立连接之前一直是阻塞状态。

ServerSocket 类本身不能直接获得 I/O 流对象，而是通过 accept() 函数返回 Socket 对象，通过 Socket 对象取得 I/O 流对象，进行网络通信。另外，ServerSocket 也实现了 AutoCloseable 接口，通过自动资源管理技术关闭 ServerSocket。

五、案例：文件上传工具

服务器端代码：

fun main(args: Array?) {
    println("服务器端运行...")
    ServerSocket(8080).use { server ->
        server.accept().use { socket ->
            BufferedInputStream(socket.getInputStream()).use { bis ->
                FileOutputStream("./TestDir/subDir/fxy.png").use { fos ->
                    bis.copyTo(fos)
                    println("接收完成！")
                }
            }
        }
    }
}

注意：ServerSocket 的 accept() 函数阻塞当前线程，所以一般会是在子线程中执行 accept() 函数。

客户端代码：

fun main(args: Array?) {
    println("客户端运行...")
    Socket("127.0.0.1", 8080).use { socket ->
        BufferedOutputStream(socket.getOutputStream()).use { bos ->
            FileInputStream("./TestDir/fxy.png").use { fis ->
                fis.copyTo(bos)
                println("上传成功！")
            }
        }
    }
}