Java基於Socket實現網路編程執行個體詳解_java

一，網路編程中兩個主要的問題

一個是如何準確的定位網路上一台或多台主機，另一個就是找到主機後如何可靠高效的進行資料轉送。

在TCP/IP協議中IP層主要負責網路主機的定位，資料轉送的路由，由IP地址可以唯一地確定Internet上的一台主機。

而TCP層則提供面嚮應用的可靠（tcp）的或非可靠（UDP）的資料轉送機制，這是網路編程的主要對象，一般不需要關心IP層是如何處理資料的。

目前較為流行的網路編程模型是客戶機/伺服器（C/S）結構。即通訊雙方一方作為伺服器等待客戶提出請求並予以響應。客戶則在需要服務時向伺服器提 出申請。伺服器一般作為守護進程始終運行，監聽網路連接埠，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連接埠，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，是一種連線導向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資料流。發送方和接收方的成對的兩個socket之間必須建 立串連，以便在TCP協議的基礎上進行通訊，當一個socket（通常都是server socket）等待建立串連時，另一個socket可以要求進行串連，一旦這兩個socket串連起來，它們就可以進行雙向資料轉送，雙方都可以進行發送 或接收操作。

UDP是User Datagram Protocol的簡稱，是一種不需連線的協議，每個資料報都是一個獨立的資訊，包括完整的源地址或目的地址，它在網路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：

1. 每個資料報中都給出了完整的地址資訊，因此無需要建立發送方和接收方的串連。
2. UDP傳輸資料時是有大小限制的，每個被傳輸的資料報必須限定在64KB之內。
3. UDP是一個不可靠的協議，發送方所發送的資料報並不一定以相同的次序到達接收方

TCP：

1. 連線導向的協議，在socket之間進行資料轉送之前必然要建立串連，所以在TCP中需要連線時間。
2. TCP傳輸資料大小限制，一旦串連建立起來，雙方的socket就可以按統一的格式傳輸大的資料。
3. TCP是一個可靠的協議，它確保接收方完全正確地擷取發送方所發送的全部資料。

應用：

1. TCP在網路通訊上有極強的生命力，例如遠端連線（Telnet）和檔案傳輸（FTP）都需要不定長度的資料被可靠地傳輸。但是可靠的傳輸是要付出代價的，對資料內容正確性的檢驗必然佔用電腦的處理時間和網路的頻寬，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，因此通常用於區域網路高可靠性的分散系統中client/server應用程式。例如視頻會議系統，並不要求音頻視頻資料絕對的正確，只要保證連貫性就可以了，這種情況下顯然使用UDP會更合理一些。

三，基於Socket的java網路編程

1，什麼是Socket

網路上的兩個程式通過一個雙向的通訊串連實現資料的交換，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串連。Socket是TCP/IP協議的一個十分流行的編程介面，一個Socket由一個IP地址和一個連接埠號碼唯一確定。

但是，Socket所支援的協議種類也不光TCP/IP一種，因此兩者之間是沒有必然聯絡的。在Java環境下，Socket編程主要是指基於TCP/IP協議的網路編程。

2，Socket通訊的過程

Server端Listen(監聽)某個連接埠是否有串連請求，Client端向Server 端發出Connect(串連)請求，Server端向Client端發回Accept（接受）訊息。一個串連就建立起來了。Server端和Client 端都可以通過Send，Write等方法與對方通訊。

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） 建立Socket；

　　（2） 開啟串連到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，不過在我的程式中，可能因為程式本身比較簡單，要求不高，所以並未造成什麼影響。）

3，建立Socket

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, int localPort)　　ServerSocket(int port);　　ServerSocket(int port, int backlog);　　ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)　　其中address、host和port分別是雙向串連中另一方的IP地址、主機名稱和端 口號，stream指明socket是流socket還是資料報socket，localPort表示本地主機的連接埠號碼，localAddr和 bindAddr是本地機器的地址（ServerSocket的主機地址），impl是socket的父類，既可以用來建立serverSocket又可 以用來建立Socket。count則表示服務端所能支援的最大串連數。例如：學習視頻網 http://www.xxspw.com　　Socket client = new Socket("127.0.01.", 80);　　ServerSocket server = new ServerSocket(80);

　注意，在選擇連接埠時，必須小心。每一個連接埠提供一種特定的服務，只有給出正確的連接埠，才 能獲得相應的服務。0~1023的連接埠號碼為系統所保留，例如http服務的連接埠號碼為80,telnet服務的連接埠號碼為21,ftp服務的連接埠號碼為23, 所以我們在選擇連接埠號碼時，最好選擇一個大於1023的數以防止發生衝突。

　　在建立socket時如果發生錯誤，將產生IOException，在程式中必須對之作出處理。所以在建立Socket或ServerSocket是必須捕獲或拋出例外。

4，簡單的Client/Server程式

1. 用戶端程式

　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);　　　　　　　　//向原生4700連接埠發出客戶請求　　　　　　　　BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));　　　　　　　　//由系統標準輸入裝置構造BufferedReader對象　　　　　　　　PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream());　　　　　　　　//由Socket對象得到輸出資料流，並構造PrintWriter對象　　　　　　　　BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));　　　　　　　　//由Socket對象得到輸入資料流，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串　　　　　　　　while(!readline.equals("bye")){　　　　　　　　//若從標準輸入讀入的字串為 "bye"則停止迴圈　　　　　　　　　　os.println(readline);　　　　　　　　　　//將從系統標準輸入讀入的字串輸出到Server　　　　　　　　　　os.flush();　　　　　　　　　　//重新整理輸出資料流，使Server馬上收到該字串　　　　　　　　　　System.out.println("Client:"+readline);　　　　　　　　　　//在系統標準輸出上列印讀入的字串　　　　　　　　　　System.out.println("Server:"+is.readLine());　　　　　　　　　　//從Server讀入一字串，並列印到標準輸出上　　　　　　　　　　readline=sin.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字串　　　　　　　　} //繼續迴圈　　　　　　　　os.close(); //關閉Socket輸出資料流　　　　　　　　is.close(); //關閉Socket輸入資料流　　　　　　　　socket.close(); //關閉Socket　　　　　　}catch(Exception e) {　　　　　　　　System.out.println("Error"+e); //出錯，則列印出錯資訊　　　　　　}　　}}

　2. 伺服器端程式

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);　　　　　　　　//建立一個ServerSocket在連接埠4700監聽客戶請求　　　　　　　　}catch(Exception e) {　　　　　　　　　　System.out.println("can not listen to:"+e);　　　　　　　　//出錯，列印出錯資訊　　　　　　　　}　　　　　　　　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，列印出錯資訊　　　　　　　　}　　　　　　　　String line;　　　　　　　　BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));　　　　　　　　　//由Socket對象得到輸入資料流，並構造相應的BufferedReader對象　　　　　　　　PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream());　　　　　　　　　//由Socket對象得到輸出資料流，並構造PrintWriter對象　　　　　　　　BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));　　　　　　　　　//由系統標準輸入裝置構造BufferedReader對象　　　　　　　　System.out.println("Client:"+is.readLine());　　　　　　　　//在標準輸出上列印從用戶端讀入的字串　　　　　　　　line=sin.readLine();　　　　　　　　//從標準輸入讀入一字串　　　　　　　　while(!line.equals("bye")){　　　　　　　　//如果該字串為 "bye"，則停止迴圈　　　　　　　　　　os.println(line);　　　　　　　　　　//向用戶端輸出該字串　　　　　　　　　　os.flush();　　　　　　　　　　//重新整理輸出資料流，使Client馬上收到該字串　　　　　　　　　　System.out.println("Server:"+line);　　　　　　　　　　//在系統標準輸出上列印讀入的字串　　　　　　　　　　System.out.println("Client:"+is.readLine());　　　　　　　　　　//從Client讀入一字串，並列印到標準輸出上　　　　　　　　　　line=sin.readLine();　　　　　　　　　　//從系統標準輸入讀入一字串　　　　　　　　} 　//繼續迴圈　　　　　　　　os.close(); //關閉Socket輸出資料流　　　　　　　　is.close(); //關閉Socket輸入資料流　　　　　　　　socket.close(); //關閉Socket　　　　　　　　server.close(); //關閉ServerSocket　　　　　　}catch(Exception e){　　　　　　　　System.out.println("Error:"+e);　　　　　　　　//出錯，列印出錯資訊　　　　　　}　　　　}　　}

5，支援多客戶的client/server程式

前面的Client/Server程式只能實現Server和一個客戶的對話。在實際應用 中，往往是在伺服器上運行一個永久的程式，它可以接收來自其他多個用戶端的請求，提供相應的服務。為了實現在伺服器方給多個客戶提供服務的功能，需要對上 面的程式進行改造，利用多線程實現多客戶機制。伺服器總是在指定的連接埠上監聽是否有客戶請求，一旦監聽到客戶請求，伺服器就會啟動一個專門的服務線程來響 應該客戶的請求，而伺服器本身在啟動完線程之後馬上又進入監聽狀態，等待下一個客戶的到來。