【网络编程1】Java套接字Socket
这篇博客是本人学习《Java网络程序设计》书中第4章套接字的学习总结。初学者网友学习这篇Java套接字文章，如果难于理解文章前面理论部分，可以先运行后面的程序，边看运行后面的程序边理解前面的原理，这对初学者是最好的方法。所有源代码都在文章后面我的github链接代码中。
——惠州学院 13网络工程 吴成兵 20160607
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文章目录
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- 一 流套接字概述
- 二 服务器套接字（ServerSocket）
- 2．1 ServerSocket的工程过程
- 2．2 ServerSocket构造方法
- 2．3 ServerSocket常用方法
- 三 客户端套接字（Socket）
- 3．1 Socket的7种基本操作
- 3．2 Socket构造方法
- 3．3 Socket常用方法
- 四 Socket编程示例
- 4．1 一对一的通信
- 4．1．1 服务器程序
- 4．1．2 客户端程序
- 4．2 一对多的通信
- 4．2．1 服务器主程序
- 4．2．2 服务器线程程序
- 4．3 带GUI界面的聊天程序
- 4．3．1 聊天服务器程程序
- 4．3．2 聊天客户端程程序
一 流套接字概述
套接字（Socket）是由加利福尼亚大学伯克利分校首创的（University of California, Berkeley），它允许程序把网络连接看成一个流（Stream），可以向这个流写入字节，也可以从这个流读取字节，也叫流套接字。
Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电， 有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。（百度百科）
Socket是网络上运行的两个程序间双向通信的一端，这既可以接受请求，也可以发送请求。可以认为Socket是应用程序创建的一个港口码头，应用程序只要把装在货物的集装箱（要发送的数据）放在码头上，就算完成了货物的运送，剩下的工作就由货运公司（驱动程序）去处理了。对接收方来说，应用程序也要创建一个码头，然后就一直等待该码头的货物到达，最后从码头上取走货物（数据）。
java.net.Socket类是Java的基础类，用于执行客户端TCP（传输控制流协议）的操作。套接字有两种：一种套接字在服务器创建的，叫做服务器套接字（ServerSocket）；还有一种在客户端被创建的，叫做客户端套接字（Socket）。
二 服务器套接字（ServerSocket）
2．1 ServerSocket的工程过程
- 用ServerSocket()方法在指定端口创建一个新的ServerSocket对象。
- ServerSocket对象调用accept()方法在指定的端口监听到来的连接。**accept()一直处于阻塞状态，直到有客户端试图建立连接。**这时，accept()方法返回连接客户端与服务器的Socket对象。
- 调用getInputStream()方法或者getOutputStream()方法或者两者全调用建立与客户端交互的输入流和输出流。具体情况要看服务器的类型而定。
- 服务器与客户端根据一定的协议交互，直到关闭连接。
- 服务器、客户端或两者都要关闭连接。
- 服务器回到第（2）步，继续监听下一次的连接。
2．2 ServerSocket构造方法
- public ServerSocket(int port) throws IOException, BindException
- public ServerSocket(int port, int queuelength) throws IOException, BindException
- public ServerSocket(int port, int queuelength, InetAddress bindaddress) throws IOException, BindException
客户端指定的端口号一定要和这个port一样。这些构造方法允许指定端口，用来保存到来连接请求队列的长度，绑定本地网络的地址。默认最大连接数目queuelength为50。
2．3 ServerSocket常用方法
- public Socket accept() throws IOException
该方法采用阻塞方式监听，直到有信息传过来，它才会返回一个Socket对象。接下来，服务器就可以利用这个Socket对象与客户端进行通信了。 - public Socket close() throws IOException
实现了服务器套接字后要使用close()关闭它。
三 客户端套接字（Socket）
3．1 Socket的7种基本操作
- 连接到远程服务器。
- 绑定到端口。
- 接收从远程服务器来的绑定端口上的连接。
- 监听到达的数据。
- 发送数据。
- 接收数据。
- 关闭连接。
3．2 Socket构造方法
（1） public Socket(String host, int port) throws unknowHostException, IOException
（2） public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException
建立一个到服务器host、端口号port的套接字，连接到远程主机。
3．3 Socket常用方法
- void connect(SocketAddress endpoint) ：将套接字连接到服务器
- void connect(SocketAddress endpoint, int timeout) ：将套接字连接到服务器，timeout指定超时时间
- InetAddress getLocalAddress() ：获得套接字连接的本地地址
- InetAddress getInetAddress() ：获得套接字连接的远程地址
- Int getPort() ：获得套接字连接的远程端口
- InputStream getInputStream() ：获得套接字所用的输入流
- OutputStream getOutputStream() ：获得套接字所用的输出流
- void close() //public synchronized void close()throws IOExption ：关闭连接
四 Socket编程示例
4．1 一对一的通信
在本程序中，客户端从命令行输入一个半径值并传送到服务器。服务器根据这个半径值，计算出圆面积发送给客户，客户端显示这个值；客户端输入“end”命令结束通信。
4．1．1 服务器程序
//--------------- 文件名：Server.java ---------------------------------
package _4_3Socket编程示例._4_4_1一对多的通信;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
* _4_3Socket编程示例._4_4_1一对多的通信
* Copyright ? 2016 Authors. All rights reserved.
*
* FileName: Server.java
* @author : Wu_Being <[email protected]>
* Date/Time: 2016-6-7/下午02:35:45
* Description: 服务器端接收客户端圆半径，计算圆的面积
*/
public class Server {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("S等待连接......");
try {
//创建端口号9955的服务器套接字
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9955);
//监听来处客户的连接请求
Socket socket=serverSocket.accept();
System.out.println("S连接请求来自："+socket.getInetAddress().getHostAddress());
//创建数据输入输出流
DataInputStream dis=new DataInputStream(socket.getInputStream());
DataOutputStream dos=new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
boolean goon=true;
while(goon){
String string=dis.readUTF(); //从socket中读取数据
if(string.equals("end")==false){
string=dealWith(string); //服务器执行特定功能
dos.writeUTF(string); //向socket dos写数据
dos.flush(); //清空缓冲区，立即发送
System.out.println("S计算结果（"+string+"）已经发送");
}else{
goon=false;
dos.writeUTF("end");
dos.flush();
}
}
//关闭socket和流
serverSocket.close();
dis.close();
dos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 服务器执行特定功能函数，这里是个计算圆面积的功能
* @param string 圆的半径
* @return 圆的面积
*/
public static String dealWith(String string){
System.out.print("S接收到的半径值（"+string+"）；");
double radius=0.0;
try {
radius=Double.parseDouble(string);
} catch (NumberFormatException e) {
return "输入数据格式不对！";
}
if(radius<0)return "数据数据不能小于0！";
double area=radius*radius*Math.PI;
return Double.toString(area);
}
}
4．1．2 客户端程序
//--------------- 文件名：Client.java ---------------------------------
package _4_3Socket编程示例._4_4_1一对多的通信;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
/**
* _4_3Socket编程示例._4_4_1一对多的通信
* Copyright ? 2016 Authors. All rights reserved.
*
* FileName: Client.java
* @author : Wu_Being <[email protected]>
* Date/Time: 2016-6-7/下午02:07:58
* Description: 客户端输入圆的半径，发送到用服务器计算，并收到结果
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
try {
//创建连接到服务器的socket，服务器IP和端口如下
Socket socket = new Socket("localhost",9955);
//将数据输入输出流连接到socket上
DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
System.out.println("C输入半径数值发送到服务器，输入end结束");
boolean goon=true;
//数据从终端输入
BufferedReader bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//反复读用户的数据并计算
while(goon){
String outString=bf.readLine(); //数据从终端输入
dos.writeUTF(outString); //写到Socket dos中
dos.flush(); //清空缓冲区，立即发送
String inString=dis.readUTF(); //从Socket dis中读数据
if(!inString.equals("end")){
System.out.println("C从服务器返回的结果是："+inString);
}else{
goon=false;
System.out.println("C服务结束！！！");
}
}
//关闭socket和流
socket.close();
dis.close();
dos.close();
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
4．2 一对多的通信
这个服务器同时能响应多个客户端请求。ServerSocket对象的accept()方法每当监听到一个连接请求时，就会产生一个Socket对象，所以只要此方法反复监听客户请求，就可以为每一个客户生成一个专用的Socket对象进行通信。服务器主程序和线程程序如下，客户端程序和一对一通信的Client.java程序一样。
4．2．1 服务器主程序
//------------------- 文件名MultiServer.java -----------------------
package _4_3Socket编程示例._4_4_2一对多的通信;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
* _4_3Socket编程示例._4_4_2一对多的通信;
* Copyright ? 2016 Authors. All rights reserved.
*
* FileName: MultiServer.java
* @author : Wu_Being <[email protected]>
* Date/Time: 2016-6-7/下午11:12:51
* Description: 这是主程序，它只要简单地启动线程就可以了。
*/
public class MultiServer {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("S启动......");
try {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9955);
Socket connectToClientSocket=null;
int i=0;
while(++i!=0){
//等待客户端的请求
connectToClientSocket=serverSocket.accept();
//每次请求都启动一个线程来处理
new ServerThread(connectToClientSocket,i);
}
}
catch (Exception e) {
}
}
}
4．2．2 服务器线程程序
//------------------- 文件名ServerThread.java -----------------------
package _4_3Socket编程示例._4_4_2一对多的通信;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.Socket;
/**
* _4_3Socket编程示例._4_4_2一对多的通信;
* Copyright ? 2016 Authors. All rights reserved.
*
* FileName: ServerThread.java
* @author : Wu_Being <[email protected]>
* Date/Time: 2016-6-7/下午11:11:32
* Description: 利用本线程来完成服务器与客户端的通信工程
*/
public class ServerThread extends Thread {
private Socket connectToClientSocket;
private DataInputStream inFromClient;
private DataOutputStream outToClient;
private int clientname=1; //不能用static，否则所用线程会共用clienti变量
/**
* 构造函数1
* @param socket
* @throws IOException
*/
public ServerThread(Socket socket) throws IOException {
super();
connectToClientSocket=socket;
inFromClient=new DataInputStream(connectToClientSocket.getInputStream());
outToClient=new DataOutputStream(connectToClientSocket.getOutputStream());
System.out.println("S连接请求来自："+connectToClientSocket.getInetAddress().getHostAddress());
start(); //启动run()方法
}
/**
* 构造函数2
* @param socket
* @param ci 连接的第i个客户端
* @throws IOException
*/
public ServerThread(Socket socket,int cname) throws IOException {
super();
connectToClientSocket=socket;
clientname=cname;
inFromClient=new DataInputStream(connectToClientSocket.getInputStream());
outToClient=new DataOutputStream(connectToClientSocket.getOutputStream());
System.out.println("S连接请求来自"+clientname+"："+connectToClientSocket.getInetAddress().getHostAddress());
start(); //启动run()方法
}
/**
* 在run()方法与客户端通信
*/
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
super.run();
System.out.println("S连接Clinet"+clientname+"......");
try {
boolean goon=true;
while(goon){
String string=inFromClient.readUTF(); //从socket中读取数据
if(string.equals("end")==false){
string=dealWith(string,clientname); //服务器执行特定功能
outToClient.writeUTF(string); //向socket dos写数据
outToClient.flush(); //清空缓冲区，立即发送
System.out.println("SC"+clientname+"计算结果（"+string+"）已经发送");
}else{
goon=false;
outToClient.writeUTF("end");
outToClient.flush();
System.out.println("SC"+clientname+"服务结束！！！");
}
}
//关闭socket和流
connectToClientSocket.close();
inFromClient.close();
outToClient.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 服务器执行特定功能函数，这里是个计算圆面积的功能
* @param string 圆的半径
* @return 圆的面积
*/
public static String dealWith(String string,int ci){
System.out.print("SC"+ci+"接收到的半径值（"+string+"）；");
double radius=0.0;
try {
radius=Double.parseDouble(string);
} catch (NumberFormatException e) {
return "输入数据格式不对！";
}
if(radius<0)return "数据数据不能小于0！";
double area=radius*radius*Math.PI;
return Double.toString(area);
}
}
4．3 带GUI界面的聊天程序
当用户输入文字时，程序如何接收对方发来的数据？解决的方法是将接收数据放到独立的线程中，它始终在后台运行，一旦对方发来了数据，就立即显示在界面上。而主界面负责输入文字和发送数据，这样发送和接收数据互不影响。
4．3．1 聊天服务器程程序
package _4_3Socket编程示例._4_4_4简单的聊天程序;
import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Container;
import java.awt.FlowLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.JTextField;
/**
*
* Copyright ? 2016 Authors. All rights reserved.
*
* FileName: .java
* @author : Wu_Being <[email protected]>
* Date/Time: 2016-6-9/下午12:19:57
* Description:
*/
public class ChatServer implements ActionListener, Runnable {
JTextField msgTextField;
JTextArea showTextArea;
JFrame mainJFrame;
JButton sentButton;
JScrollPane jSPane;
JPanel panel;// 嵌板
Container container;// 容器
Thread thread = null;
ServerSocket serverSocket;
Socket connectToClientSocket;
DataInputStream inFromClient;
DataOutputStream outToClient;
public ChatServer() {
// 设置界面，包含容器
mainJFrame = new JFrame("聊天——服务器端（黑猫顺：爱上你的专业，精通专业技能。）");
container = mainJFrame.getContentPane();
// 聊天信息展示框
showTextArea = new JTextArea();
showTextArea.setEditable(false); // 不可编辑
showTextArea.setLineWrap(true); // 自动换行
jSPane = new JScrollPane(showTextArea);
// 聊天信息输入框
msgTextField = new JTextField();
msgTextField.setColumns(30); // 输入框长度
msgTextField.addActionListener(this);/**/// ?
// 发送按键
sentButton = new JButton("发送");
sentButton.addActionListener(this);/**/
// 嵌板有聊天信息输入框和发送按键
panel = new JPanel();
panel.setLayout(new FlowLayout());
panel.add(msgTextField);
panel.add(sentButton);
// 容器包含聊天信息展示框和嵌板
container.add(jSPane, BorderLayout.CENTER);
container.add(panel, BorderLayout.SOUTH);
// 主界面，要定义在后面
mainJFrame.setSize(500, 400);
mainJFrame.setVisible(true);
mainJFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
try {
// 创建服务器套接字
serverSocket = new ServerSocket(9955);
showTextArea.append("正在等待对话请求..." + getTime() + "\n");
// 监听客户端的连接
connectToClientSocket = serverSocket.accept();
inFromClient = new DataInputStream(connectToClientSocket
.getInputStream());
outToClient = new DataOutputStream(connectToClientSocket
.getOutputStream());
// 启动线程在后台来接收对方的消息
thread = new Thread(this);
thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
thread.start();
/**
* public final static int MIN_PRIORITY = 1; public final static int
* NORM_PRIORITY = 5; public final static int MAX_PRIORITY = 10;
* setPriority的参数在1 - 10 之间就可以, 否则会抛异常.
* setPriority不一定起作用的，在不同的操作系统不同的jvm上，效果也可能不同。
* 现在很多jvm的线程的实现都使用的操作系统线程，设置优先级也是使用的操作系统优先级，
* java层面有10个优先级别，假设操作系统只有3个优先级别， 那么jvm可能将1-4级映射到操作系统的1级，
* 5-7级映射到操作系统的2级， 剩下的映射到3级，这样的话，在java层面，将优先级设置为5,6,7，其实本质就是一样的了。
*/
} catch (IOException e) {
showTextArea.append("对不起，不能创建服务器" + getTime() + "");
msgTextField.setEditable(false); // 不可编辑
msgTextField.setEnabled(false); // 不可见
}
}
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
new ChatServer();
}
// 响应按钮事件，发送消息给对方
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
String string = msgTextField.getText();
if (string.length() > 0) {
try {
outToClient.writeUTF(string);
outToClient.flush();
showTextArea.append("黑猫顺说（" + string + "）" + getTime() + "\n");
msgTextField.setText(null);
} catch (IOException e1) {
showTextArea.append("你的消息（" + string + "）未能发送出去" + getTime()
+ "\n");
}
}
}
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
showTextArea.append("吴兵说（" + inFromClient.readUTF() + "）"
+ getTime() + "\n");
Thread.sleep(1000);
}
} catch (IOException e) {
} catch (InterruptedException e) {
thread.start();
}
}
/**
* Java代码中获得当前时间
*
* @return 当前时期时间
*/
private String getTime() {
Date date = new Date();
DateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String time = format.format(date);
return time;
}
}
4．3．2 聊天客户端程程序
package _4_3Socket编程示例._4_4_4简单的聊天程序;
import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Container;
import java.awt.FlowLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.JTextField;
/**
*
* Copyright ? 2016 Authors. All rights reserved.
*
* FileName: .java
* @author : Wu_Being <[email protected]>
* Date/Time: 2016-6-9/下午12:20:18
* Description:
*/
public class ChatClient implements ActionListener, Runnable {
JTextField msgTextField;
JTextArea showTextArea;
JFrame mainJFrame;
JButton sentButton;
JScrollPane jSPane;
JPanel panel;// 嵌板
Container container;// 容器
Thread thread = null;
ServerSocket serverSocket;
Socket connectToClientSocket;
DataInputStream inFromClient;
DataOutputStream outToClient;
public ChatClient() {
// 设置界面，包含容器
mainJFrame = new JFrame("聊天——客户端（吴兵）");
container = mainJFrame.getContentPane();
// 聊天信息展示框
showTextArea = new JTextArea();
showTextArea.setEditable(false); // 不可编辑
showTextArea.setLineWrap(true); // 自动换行
jSPane = new JScrollPane(showTextArea);
// 聊天信息输入框
msgTextField = new JTextField();
msgTextField.setColumns(30); // 输入框长度
msgTextField.addActionListener(this);/**/// ?
// 发送按键
sentButton = new JButton("发送");
sentButton.addActionListener(this);/**/
// 嵌板有聊天信息输入框和发送按键
panel = new JPanel();
panel.setLayout(new FlowLayout());
panel.add(msgTextField);
panel.add(sentButton);
// 容器包含聊天信息展示框和嵌板
container.add(jSPane, BorderLayout.CENTER);
container.add(panel, BorderLayout.SOUTH);
// 主界面，要定义在后面
mainJFrame.setSize(500, 400);
mainJFrame.setVisible(true);
mainJFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
try {
// 创建套接字连接到服务器
connectToClientSocket = new Socket("localhost", 9955);/**/
inFromClient = new DataInputStream(connectToClientSocket
.getInputStream());
outToClient = new DataOutputStream(connectToClientSocket
.getOutputStream());
showTextArea.append("连接成功，请说话..." + getTime() + "\n");
// 创建线程在后台来接收对方的消息
thread = new Thread(this);
thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
thread.start();
} catch (IOException e) {
showTextArea.append("对不起，没能连接到服务器" + getTime() + "");
msgTextField.setEditable(false); // 不可编辑
msgTextField.setEnabled(false); // 不可见
}
}
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
new ChatClient();
}
// 响应按钮事件，发送消息给对方
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
String string = msgTextField.getText();
if (string.length() > 0) {
try {
outToClient.writeUTF(string);
outToClient.flush();
showTextArea.append("吴兵说（" + string + "）" + getTime() + "\n");
msgTextField.setText(null);
} catch (IOException e1) {
showTextArea.append("你的消息（" + string + "）未能发送出去" + getTime()
+ "\n");
}
}
}
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
showTextArea.append("黑猫顺说（" + inFromClient.readUTF() + "）"
+ getTime() + "\n");
Thread.sleep(1000);
}
} catch (IOException e) {
} catch (InterruptedException e) {
thread.start();
}
}
/**
* Java代码中获得当前时间
*
* @return 当前时期时间
*/
private String getTime() {
Date date = new Date();
DateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String time = format.format(date);
return time;
}
}
文中所有源代码链接
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《【网络编程1】Java套接字Socket》
http://blog.csdn.net/u014134180/article/details/51615011