Java最初是作为网络编程语言出现的，其对网络提供了高度的支持，使得客户端和服务器的沟通变成了现实，而在网络编程中，使用最多的就是Socket。
Socket编程
一、网络基础知识
1、两台计算机间进行通讯需要以下三个条件：
IP地址、协议、端口号
2、TCP/IP协议：
是目前世界上应用最为广泛的协议，是以TCP和IP为基础的不同层次上多个协议的集合，也成TCP/IP协议族、或TCP/IP协议栈
TCP：Transmission Control Protocol 传输控制协议
IP：Internet Protocol 互联网协议
3、TCP/IP五层模型
应用层：HTTP、FTP、SMTP、Telnet等
传输层：TCP/IP
网络层：
数据链路层：
物理层：网线、双绞线、网卡等
4、IP地址
为实现网络中不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有一个唯一的标识---IP地址。
32位二进制
5、端口
区分一台主机的多个不同应用程序，端口号范围为0-65535，其中0-1023位为系统保留。
如：HTTP：80 FTP：21 Telnet：23
IP地址+端口号组成了所谓的Socket，Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的终结点，是TCP和UDP的基础
6、Socket套接字：
网络上具有唯一标识的IP地址和端口组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。
Socket原理机制：
通信的两端都有Socket
网络通信其实就是Socket间的通信
数据在两个Socket间通过IO传输
7、Java中的网络支持
针对网络通信的不同层次，Java提供了不同的API，其提供的网络功能有四大类：
InetAddress:用于标识网络上的硬件资源，主要是IP地址
URL：统一资源定位符，通过URL可以直接读取或写入网络上的数据
Sockets：使用TCP协议实现的网络通信Socket相关的类
Datagram:使用UDP协议，将数据保存在用户数据报中，通过网络进行通信。
二、InetAddress
InetAddress类用于标识网络上的硬件资源，标识互联网协议(IP)地址。
该类没有构造方法
1 //获取本机的InetAddress实例 2 InetAddress address =InetAddress.getLocalHost(); 3 address.getHostName();//获取计算机名 4 address.getHostAddress();//获取IP地址 5 byte[] bytes = address.getAddress();//获取字节数组形式的IP地址,以点分隔的四部分 6 7 //获取其他主机的InetAddress实例 8 InetAddress address2 =InetAddress.getByName("其他主机名"); 9 InetAddress address3 =InetAddress.getByName("IP地址");
三、URL类
1、URL(Uniform Resource Locator)统一资源定位符，表示Internet上某一资源的地址，协议名：资源名称
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1 //创建一个URL的实例 2 URL baidu =new URL("http://www.baidu.com"); 3 URL url =new URL(baidu,"/index.html?username=tom#test");//？表示参数，#表示锚点 4 url.getProtocol();//获取协议 5 url.getHost();//获取主机 6 url.getPort();//如果没有指定端口号，根据协议不同使用默认端口。此时getPort()方法的返回值为 -1 7 url.getPath();//获取文件路径 8 url.getFile();//文件名，包括文件路径+参数 9 url.getRef();//相对路径，就是锚点，即#号后面的内容 10 url.getQuery();//查询字符串，即参数
2、使用URL读取网页内容
通过URL对象的openStream()方法可以得到指定资源的输入流，通过流能够读取或访问网页上的资源
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1 //使用URL读取网页内容 2 //创建一个URL实例 3 URL url =new URL("http://www.baidu.com"); 4 InputStream is = url.openStream();//通过openStream方法获取资源的字节输入流 5 InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is,"UTF-8");//将字节输入流转换为字符输入流,如果不指定编码，中文可能会出现乱码 6 BufferedReader br =newBufferedReader(isr);//为字符输入流添加缓冲，提高读取效率 7 String data = br.readLine();//读取数据 8 while(data!=null){ 9 System.out.println(data);//输出数据 10 data = br.readerLine(); 11 } 12 br.close(); 13 isr.colose(); 14 is.close();
四、TCP编程
1、TCP协议是面向连接的、可靠的、有序的、以字节流的方式发送数据，通过三次握手方式建立连接，形成传输数据的通道，在连接中进行大量数据的传输，效率会稍低
2、Java中基于TCP协议实现网络通信的类
客户端的Socket类
服务器端的ServerSocket类
3、Socket通信的步骤
① 创建ServerSocket和Socket
② 打开连接到Socket的输入/输出流
③ 按照协议对Socket进行读/写操作
④ 关闭输入输出流、关闭Socket
4、服务器端：
① 创建ServerSocket对象，绑定监听端口
② 通过accept()方法监听客户端请求
③ 连接建立后，通过输入流读取客户端发送的请求信息
④ 通过输出流向客户端发送响应信息
⑤ 关闭相关资源
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1 /** 2 * 基于TCP协议的Socket通信，实现用户登录，服务端 3 */ 4 //1、创建一个服务器端Socket，即ServerSocket，指定绑定的端口，并监听此端口 5 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);//1024-65535的某个端口 6 //2、调用accept()方法开始监听，等待客户端的连接 7 Socket socket = serverSocket.accept(); 8 //3、获取输入流，并读取客户端信息 9 InputStream is = socket.getInputStream(); 10 InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is); 11 BufferedReader br =newBufferedReader(isr); 12 String info =null; 13 while((info=br.readLine())!=null){ 14 System.out.println("我是服务器，客户端说："+info)； 15 } 16 socket.shutdownInput();//关闭输入流 17 //4、获取输出流，响应客户端的请求 18 OutputStream os = socket.getOutputStream(); 19 PrintWriter pw = new PrintWriter(os); 20 pw.write("欢迎您！"); 21 pw.flush(); 22 23 24 //5、关闭资源 25 pw.close(); 26 os.close(); 27 br.close(); 28 isr.close(); 29 is.close(); 30 socket.close(); 31 serverSocket.close();
5、客户端：
① 创建Socket对象，指明需要连接的服务器的地址和端口号
② 连接建立后，通过输出流向服务器端发送请求信息
③ 通过输入流获取服务器响应的信息
④ 关闭响应资源
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1 //客户端 2 //1、创建客户端Socket，指定服务器地址和端口 3 Socket socket =newSocket("localhost",10086); 4 //2、获取输出流，向服务器端发送信息 5 OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流 6 PrintWriter pw =newPrintWriter(os);//将输出流包装成打印流 7 pw.write("用户名：admin；密码：123"); 8 pw.flush(); 9 socket.shutdownOutput(); 10 //3、获取输入流，并读取服务器端的响应信息 11 InputStream is = socket.getInputStream(); 12 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is)); 13 String info = null; 14 while((info=br.readLine())!null){ 15 System.out.println("我是客户端，服务器说："+info); 16 } 17 18 //4、关闭资源 19 br.close(); 20 is.close(); 21 pw.close(); 22 os.close(); 23 socket.close();
6、应用多线程实现服务器与多客户端之间的通信
① 服务器端创建ServerSocket，循环调用accept()等待客户端连接
② 客户端创建一个socket并请求和服务器端连接
③ 服务器端接受客户端请求，创建socket与该客户建立专线连接
④ 建立连接的两个socket在一个单独的线程上对话
⑤ 服务器端继续等待新的连接
1 //服务器线程处理 2 //和本线程相关的socket 3 Socket socket =null; 4 // 5 public serverThread(Socket socket){ 6 this.socket = socket; 7 } 8 9 publicvoid run(){ 10 //服务器处理代码 11 } 12 13 //============================================ 14 //服务器代码 15 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086); 16 Socket socket =null; 17 int count =0;//记录客户端的数量 18 while(true){ 19 socket = serverScoket.accept(); 20 ServerThread serverThread =newServerThread(socket); 21 serverThread.start(); 22 count++; 23 System.out.println("客户端连接的数量："+count); 24 }
五、UDP编程
UDP协议（用户数据报协议）是无连接的、不可靠的、无序的,速度快
进行数据传输时，首先将要传输的数据定义成数据报（Datagram），大小限制在64k，在数据报中指明数据所要达到的Socket（主机地址和端口号），然后再将数据报发送出去
DatagramPacket类:表示数据报包
DatagramSocket类：进行端到端通信的类
1、服务器端实现步骤
① 创建DatagramSocket，指定端口号
② 创建DatagramPacket
③ 接受客户端发送的数据信息
④ 读取数据
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1 //服务器端，实现基于UDP的用户登录 2 //1、创建服务器端DatagramSocket，指定端口 3 DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010); 4 //2、创建数据报，用于接受客户端发送的数据 5 byte[] data =newbyte[1024];// 6 DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length); 7 //3、接受客户端发送的数据 8 socket.receive(packet);//此方法在接受数据报之前会一致阻塞 9 //4、读取数据 10 String info =newString(data,o,data.length); 11 System.out.println("我是服务器，客户端告诉我"+info); 12 13 14 //========================================================= 15 //向客户端响应数据 16 //1、定义客户端的地址、端口号、数据 17 InetAddress address = packet.getAddress(); 18 int port = packet.getPort(); 19 byte[] data2 = "欢迎您！".geyBytes(); 20 //2、创建数据报，包含响应的数据信息 21 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port); 22 //3、响应客户端 23 socket.send(packet2); 24 //4、关闭资源 25 socket.close();
2、客户端实现步骤
① 定义发送信息
② 创建DatagramPacket，包含将要发送的信息
③ 创建DatagramSocket
④ 发送数据
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1 //客户端 2 //1、定义服务器的地址、端口号、数据 3 InetAddress address =InetAddress.getByName("localhost"); 4 int port =10010; 5 byte[] data ="用户名：admin;密码：123".getBytes(); 6 //2、创建数据报，包含发送的数据信息 7 DatagramPacket packet = newDatagramPacket(data,data,length,address,port); 8 //3、创建DatagramSocket对象 9 DatagramSocket socket =newDatagramSocket(); 10 //4、向服务器发送数据 11 socket.send(packet); 12 13 14 //接受服务器端响应数据 15 //====================================== 16 //1、创建数据报，用于接受服务器端响应数据 17 byte[] data2 = new byte[1024]; 18 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length); 19 //2、接受服务器响应的数据 20 socket.receive(packet2); 21 String raply = new String(data2,0,packet2.getLenth()); 22 System.out.println("我是客户端，服务器说："+reply); 23 //4、关闭资源 24 socket.close();
- 六、socket简单示例应用
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异常类型在了解Socket的内容之前，先要了解一下涉及到的一些异常类型。以下四种类型都是继承于IOException，所以很多之后直接弹出IOException即可。
UnkownHostException: 主机名字或IP错误 ConnectException: 服务器拒绝连接、服务器没有启动、（超出队列数，拒绝连接） SocketTimeoutException: 连接超时 BindException: Socket对象无法与制定的本地IP地址或端口绑定 -
Socket 构造函数
Socket() Socket(InetAddress address, int port)throws UnknownHostException, IOException Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddress, int localPort)throws IOException Socket(String host, int port)throws UnknownHostException, IOException Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort)throws IOException
除去第一种不带参数的之外，其它构造函数会尝试建立与服务器的连接。如果失败会抛出IOException错误。如果成功，则返回Socket对象。
InetAddress是一个用于记录主机的类，其静态getHostByName(String msg)可以返回一个实例，其静态方法getLocalHost()也可以获得当前主机的IP地址，并返回一个实例。Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort)构造函数的参数分别为目标IP、目标端口、绑定本地IP、绑定本地端口。Socket方法getInetAddress(); 远程服务端的IP地址 getPort(); 远程服务端的端口 getLocalAddress() 本地客户端的IP地址 getLocalPort() 本地客户端的端口 getInputStream(); 获得输入流 getOutStream(); 获得输出流值得注意的是，在这些方法里面，最重要的就是getInputStream()和getOutputStream()了。
Socket状态isClosed(); //连接是否已关闭，若关闭，返回true；否则返回false isConnect(); //如果曾经连接过，返回true；否则返回false isBound(); //如果Socket已经与本地一个端口绑定，返回true；否则返回false
如果要确认Socket的状态是否处于连接中，下面语句是很好的判断方式。boolean isConnection=socket.isConnected() && !socket.isClosed(); //判断当前是否处于连接
半关闭Socket很多时候，我们并不知道在获得的输入流里面到底读多长才结束。下面是一些比较普遍的方法：- 自定义标识符（譬如下面的例子，当受到“bye”字符串的时候，关闭Socket）
- 告知读取长度（有些自定义协议的，固定前几个字节表示读取的长度的）
- 读完所有数据
- 当Socket调用close的时候关闭的时候，关闭其输入输出流
ServerSocket 构造函数ServerSocket()throws IOException ServerSocket(int port)throws IOException ServerSocket(int port, int backlog)throws IOException ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)throws IOException
注意点：1. port服务端要监听的端口；backlog客户端连接请求的队列长度；bindAddr服务端绑定IP2. 如果端口被占用或者没有权限使用某些端口会抛出BindException错误。譬如1~1023的端口需要管理员才拥有权限绑定。3. 如果设置端口为0，则系统会自动为其分配一个端口；4. bindAddr用于绑定服务器IP，为什么会有这样的设置呢，譬如有些机器有多个网卡。5. ServerSocket一旦绑定了监听端口，就无法更改。ServerSocket()可以实现在绑定端口前设置其他的参数。
单线程的ServerSocket例子
public void service(){ while(true){ Socket socket=null; try{ socket=serverSocket.accept();//从连接队列中取出一个连接，如果没有则等待 System.out.println("新增连接："+socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort()); ...//接收和发送数据 }catch(IOException e){e.printStackTrace();}finally{ try{ if(socket!=null) socket.close();//与一个客户端通信结束后，要关闭Socket }catch(IOException e){e.printStackTrace();} } } }
多线程的ServerSocket
多线程的好处不用多说，而且大多数的场景都是多线程的，无论是我们的即时类游戏还是IM，多线程的需求都是必须的。下面说说实现方式：
- 主线程会循环执行ServerSocket.accept()；
- 当拿到客户端连接请求的时候，就会将Socket对象传递给多线程，让多线程去执行具体的操作；
实现多线程的方法要么继承Thread类，要么实现Runnable接口。当然也可以使用线程池。
下面代码为服务器的主线程。为每个客户分配一个工作线程：
public void service(){ while(true){ Socket socket=null; try{ socket=serverSocket.accept(); //主线程获取客户端连接 Thread workThread=new Thread(new Handler(socket)); //创建线程 workThread.start(); //启动线程 }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } }
当然这里的重点在于如何实现Handler这个类。Handler需要实现Runnable接口：
class Handler implements Runnable{ private Socket socket; public Handler(Socket socket){ this.socket=socket; } public void run(){ try{ System.out.println("新连接:"+socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort()); Thread.sleep(10000); }catch(Exception e){e.printStackTrace();}finally{ try{ System.out.println("关闭连接:"+socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort()); if(socket!=null)socket.close(); }catch(IOException e){ e.printStackTrace(); } } } }
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七、注意问题：
1、多线程的优先级问题：
根据实际的经验，适当的降低优先级，否侧可能会有程序运行效率低的情况
2、是否关闭输出流和输入流：
对于同一个socket，如果关闭了输出流，则与该输出流关联的socket也会被关闭，所以一般不用关闭流，直接关闭socket即可
3、使用TCP通信传输对象，IO中序列化部分
4、socket编程传递文件，IO流部分