Android学习笔记49：Socket编程实现简易聊天室

　　在之前的博文中，我们学习了在Android开发中，如何使用标准Java接口HttpURLConnection和Apache接口HttpClient进行HTTP通信。

　　本篇博文将主要对Socket进行介绍，并通过Socket编程实现一个简易聊天室的案例。

 

1.Socket基础知识

　　Socket（套接字）用于描述IP地址和端口，是通信链的句柄，应用程序可以通过Socket向网络发出请求或者应答网络请求。

　　Socket是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元，是对网络通信过程中端点的抽象表示，包含了进行网络通信所必需的5种信息：连接所使用的协议、本地主机的IP地址、本地进程的协议端口、远地主机的IP地址以及远地进程的协议端口。

1.1 Socket的传输模式

　　Socket有两种主要的操作方式：面向连接的和无连接的。

　　面向连接的Socket操作就像一部电话，Socket必须在发送数据之前与目的地的Socket取得连接，一旦连接建立了，Socket就可以使用一个流接口进行打开、读写以及关闭操作。并且，所有发送的数据在另一端都会以相同的顺序被接收。

　　无连接的Socket操作就像一个邮件投递，每一个数据报都是一个独立的单元，它包含了这次投递的所有信息（目的地址和要发送的内容）。在这个模式下的Socket不需要连接目的地Socket，它只是简单的投出数据报。

　　由此可见，无连接的操作是快速高效的，但是数据安全性不佳；面向连接的操作效率较低，但数据的安全性较好。

　　本文主要介绍的是面向连接的Socket操作。

1.2 Socket的构造方法

　　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Socket客户端和服务器端。

　　Socket的构造方法如下：

　　（1）Socket(InetAddress address, int port);

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

　　（3）Socket(String host, int port);

　　（4）Socket(String host, int port, boolean stream);

　　（5）Socket(SocketImpl impl);

　　（6）Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort);

　　（7）Socket(InetAddress address, int port, InetAddrss localAddr, int localPort);

　　ServerSocket的构造方法如下：

　　（1）ServerSocket(int port);

　　（2）ServerSocket(int port, int backlog);

　　（3）ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr);

　　其中，参数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；参数stream表示Socket是流Socket还是数据报Socket；参数localAddr和localPort表示本地主机的IP地址和端口号；SocketImpl是Socket的父类，既可以用来创建ServerSocket，也可以用来创建Socket。

　　如下的代码在服务器端创建了一个ServerSocket：

1 　　try {
2 　　ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(50000);    //创建一个ServerSocket，用于监听客户端Socket的连接请求
3 　　    while(true) {
4 　　        Socket socket = serverSocket.accept();    　　　　//每当接收到客户端的Socket请求，服务器端也相应的创建一个Socket
5 　　　　　　//todo开始进行Socket通信
6 　　    }
7 　　}catch (IOException e) {
8 　　    e.printStackTrace();
9 　　}

　　其中，50000是我们自己选择的用来进行Socket通信的端口号，在创建Socket时，如果该端口号已经被别的服务占用，将会抛出异常。

　　通过以上的代码，我们创建了一个ServerSocket在端口50000监听客户端的请求。accept()是一个阻塞函数，就是说该方法被调用后就会一直等待客户端的请求，直到有一个客户端启动并请求连接到相同的端口，然后accept()返回一个对应于该客户端的Socket。

　　那么，如何在客户端创建并启动一个Socket呢？

1 　　try {
2 　　    socket = new Socket("192.168.1.101", 50000);    //192.168.1.101是服务器的IP地址，50000是端口号
3 　　　　//todo开始进行Socket通信
4 　　} catch (IOException e) {
5 　　    e.printStackTrace();
6 }

 　　至此，客户端和服务器端都建立了用于通信的Socket，接下来就可以由各自的Socket分别打开各自的输入流和输出流进行通信了。

1.3输入流和输出流

　　Socket提供了方法getInputStream()和getOutPutStream()来获得对应的输入流和输出流，以便对Socket进行读写操作，这两个方法的返回值分别是InputStream和OutPutStream对象。

　　为了便于读写数据，我们可以在返回的输入输出流对象上建立过滤流，如PrintStream、InputStreamReader和OutputStreamWriter等。

1.4关闭Socket

　　可以通过调用Socket的close()方法来关闭Socket。在关闭Socket之前，应该先关闭与Socket有关的所有输入输出流，然后再关闭Socket。

 

2.简易聊天室

　　下面就来说说如何通过Socket编程实现一个简易聊天室。客户端完成后的运行效果如图1所示。

　　图1 运行效果

　　在该客户端的界面中，使用了一个TextView控件来显示聊天记录。为了方便查看，将两个用户也放到了一个界面中，实际上应该启动两个模拟器，分别作为两个用户的客户端，此处是为了方便操作才这么做的。

2.1服务器端ServerSocket的实现

　　在该实例中，我们在MyEclipse中新建了一个Java工程作为服务器端。在该Java工程中，我们应该完成以下的操作。

　　（1）指定端口实例化一个ServerSocket，并调用ServerSocket的accept()方法在等待客户端连接期间造成阻塞。

　　（2）每当接收到客户端的Socket请求时，服务器端也相应的创建一个Socket，并将该Socket存入ArrayList中。与此同时，启动一个ServerThread线程来为该客户端Socket服务。

　　以上两步操作，可以通过以下的代码来实现：

 1 　　/*
 2 　　 * Class    :   MyServer类，用于监听客户端Socket连接请求
 3 　　 * Author   :   博客园-依旧淡然
 4 　　 */
 5 　　public class MyServer {
 6 　　    
 7 　　    //定义ServerSocket的端口号
 8 　　    private static final int SOCKET_PORT = 50000;
 9 　　    //使用ArrayList存储所有的Socket
10 　　    public static ArrayList socketList = new ArrayList();
11 　　
12 　　    public void initMyServer() {
13 　　        try {
14 　　　　　　　　//创建一个ServerSocket，用于监听客户端Socket的连接请求
15 　　            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(SOCKET_PORT);
16 　　            while(true) {
17 　　                //每当接收到客户端的Socket请求，服务器端也相应的创建一个Socket
18 　　                Socket socket = serverSocket.accept();
19 　　                socketList.add(socket);
20 　　                //每连接一个客户端，启动一个ServerThread线程为该客户端服务
21 　　                new Thread(new ServerThread(socket)).start();
22 　　            }
23 　　        }catch (IOException e) {
24 　　            e.printStackTrace();
25 　　        }
26 　　    }
27 　　    
28 　　    public static void main(String[] args) {
29 　　        MyServer myServer = new MyServer();
30 　　        myServer.initMyServer();
31 　　    }
32 　　}

 　　（3）在启动的ServerThread线程中，我们需要将读到的客户端内容（也就是某一个客户端Socket发送给服务器端的数据），发送给其他的所有客户端Socket，实现信息的广播。ServerThread类的具体实现如下：

 1 　　public class ServerThread implements Runnable {
 2 　　
 3 　　    //定义当前线程所处理的Socket
 4 　　    private Socket socket = null;
 5 　　    //该线程所处理的Socket对应的输入流
 6 　　    private BufferedReader bufferedReader = null;
 7 　　    
 8 　　    /*
 9 　　     * Function  :    ServerThread的构造方法
10 　　     * Author    :    博客园-依旧淡然
11 　　     */
12 　　    public ServerThread(Socket socket) throws IOException {
13 　　        this.socket = socket;
14 　　        //获取该socket对应的输入流
15 　　        bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
16 　　    }
17 　　    
18 　　    /*
19 　　     * Function  :    实现run()方法，将读到的客户端内容进行广播
20 　　     * Author    :    博客园-依旧淡然
21 　　     */
22 　　    public void run() {
23 　　        try {
24 　　            String content = null;
25 　　            //采用循环不断地从Socket中读取客户端发送过来的数据
26 　　            while((content = bufferedReader.readLine()) != null) {
27 　　                //将读到的内容向每个Socket发送一次
28 　　                for(Socket socket : MyServer.socketList) {
29 　　                    //获取该socket对应的输出流
30 　　                    PrintStream printStream = new PrintStream(socket.getOutputStream());
31 　　                    //向该输出流中写入要广播的内容
32 　　                    printStream.println(packMessage(content));
33 　　                    
34 　　                }
35 　　            }
36 　　        } catch(IOException e) {
37 　　            e.printStackTrace();
38 　　        }
39 　　    }
40 　　    
41 　　    /*
42 　　     * Function  :    对要广播的数据进行包装
43 　　     * Author    :    博客园-依旧淡然
44 　　     */
45 　　    private String packMessage(String content) {
46 　　        String result = null;
47 　　        SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");    //设置日期格式
48 　　        if(content.startsWith("USER_ONE")) {
49 　　            String message = content.substring(8);        //获取用户发送的真实的信息
50 　　            result = "\n" + "往事如风  " + df.format(new Date()) + "\n" + message;
51 　　        }
52 　　        if(content.startsWith("USER_TWO")) {
53 　　            String message = content.substring(8);        //获取用户发送的真实的信息
54 　　            result = "\n" + "依旧淡然  " + df.format(new Date()) + "\n" + message;
55 　　        }
56 　　        return result;
57 　　    }
58 　　
59 　　}

 　　其中，在packMessage()方法中，我们对要广播的数据进行了包装。因为要分辨出服务器接收到的消息是来自哪一个客户端Socket的，我们对客户端Socket发送的消息也进行了包装，方法是在消息的头部加上"USER_ONE"来代表用户"往事如风"，在消息的头部加上"USER_TWO"来代表用户"依旧淡然"。 

　　至此，服务器端的ServerSocket便算是创建好了。

2.2客户端Socket的实现

　　接下来，我们便可以在Android工程中，分别为用户"往事如风"和"依旧淡然"创建一个客户端Socket，并启动一个客户端线程ClientThread来监听服务器发来的数据。

　　这一过程的具体实现如下：

 1     /*
 2      * Function   :   初始化Socket
 3      * Author     :   博客园-依旧淡然
 4      */
 5     private void initSocket() {
 6         try {
 7             socketUser1 = new Socket(URL_PATH, SOCKET_PORT);            //用户1的客户端Socket
 8             socketUser2 = new Socket(URL_PATH, SOCKET_PORT);            //用户2的客户端Socket
 9             clientThread = new ClientThread();        //客户端启动ClientThread线程，读取来自服务器的数据
10             clientThread.start();
11         } catch (IOException e) {
12             e.printStackTrace();
13         }        
14     }

 　　ClientThread的具体实现和服务器端的ServerThread线程相似，唯一的区别是，在ClientThread线程中接收到服务器端发来的数据后，我们不可以直接在ClientThread线程中进行刷新UI的操作，而是应该将数据封装到Message中，再调用MyHandler对象的sendMessage()方法将Message发送出去。这一过程的具体实现如下：

 1     /*
 2      * Function   :   run()方法，用于读取来自服务器的数据
 3      * Author     :   博客园-依旧淡然
 4      */
 5 　　public void run() {
 6 　　try {
 7 　　        String content = null;
 8 　　        while((content = bufferedReader .readLine()) != null) {
 9 　　            Bundle bundle = new Bundle();
10 　　            bundle.putString(KEY_CONTENT, content);
11 　　            Message msg = new Message();
12 　　            msg.setData(bundle);            //将数据封装到Message对象中
13 　　            myHandler.sendMessage(msg);
14 　　        }
15 　　    } catch (Exception e) {
16 　　        e.printStackTrace();
17 　　    }
18 　　}

 　　最后，我们在UI主线程中创建一个内部类MyHandler，让它继承Handler类，并实现handleMessage()方法，用来接收Message消息并处理（刷新UI）。MyContent是一个用来保存聊天记录的类，提供了get和set接口，其中，set接口设置的本条聊天记录，而get接口获得的是全部的聊天记录。具体的实现如下：

 1     /*
 2      * Class      :   内部类MyHandler，用于接收消息并处理
 3      * Author     :   博客园-依旧淡然
 4      */
 5     private class MyHandler extends Handler {
 6         public void handleMessage(Message msg) {
 7             Bundle bundle = msg.getData();            //获取Message中发送过来的数据
 8             String content = bundle.getString(KEY_CONTENT);
 9             MyContent.setContent(content);            //保存聊天记录
10             mTextView.setText(MyContent.getContent());
11         }
12     }

 　　至此，客户端的Socket也编写完成了。