【Socket编程】通过Socket实现TCP编程

通过Socket实现TCP编程

Socket通信 ：

1.TCP协议是面向对象连接、可靠的、有序的，以字节流的方式发送数据。

2.基于TCP协议实现网络通信的类：

• 客户端----Socket类
• 服务器端----ServerSocket类

一、通信过程（Socket通信模型）

Socket通信模型用下图所示：

1、在服务端建立一个ServerSocket,绑定相应的端口，并且在指定的端口进行侦听，等待客户端的连接。

2、当客户端创建连接Socket并且向服务端发送请求。

3、服务器收到请求，并且接受客户端的请求信息。一旦接收到客户端的连接请求后，会创建一个链接socket，用来与客户端的socket进行通信。 通过相应的输入/输出流进行数据的交换，数据的发送接收以及数据的响应等等。

4、当客户端和服务端通信完毕后，需要分别关闭socket，结束通信。

Socket通信实现步骤：

了解Socket通信模型后，就可以简化出Socket通信的实现步骤：

1.创建ServerSocket和Socket

2.打开链接到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

二、Socket和ServerSocket常用方法

ServerSocket常用方法：

• ServerSocket(int port)——创建并绑定到特定端口的服务器套接字
• accept()——侦听并接受到此套接字的连接
• close()——关闭此套接字 getInetAddress()——得到ServerSocket对象绑定的IP地址。如果ServerSocket对象未绑定IP地址，返回0.0.0.0。
• getLocalPort()——返回此套接字在其上侦听的端口

Socket常用方法：

• Socket(InetAddress address, int port)——创建一个套接字并将其连接到指定ip地址的指定端口号
• Socket(String host, int port)——创建一个套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号
• close()——关闭此套接字
• getInetAddress()——返回套接字连接的地址
• getInputStream()——返回此套接字的输入流
• getOutputStream——返回此套接字的输出流

三、编程实现基于TCP/IP的用户登录小程序

通过写一个用户登录的小程序，来直观了解Socket通信的工作过程，首先我们得知道在客户端和服务器通信时，两者的运作流程是如何的，先从服务器入手。

服务端:

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

那么用户登录的测试案例的服务器端类可以这样（待完善）：

         //1.创建一个服务器端的Socket,即ServerSocket，指定绑定的端口
         ServerSocket ss=new ServerSocket(8888);
         //2.调用accept方法开始监听，等待客户端的连接
         System.out.println("服务器即将启动，等待客户端的连接...");
         Socket so=ss.accept();//accept方法返回Socket实例
         //3.获取一个输入流，并读取客户端信息
         InputStream is=so.getInputStream();//字节输入流
         InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);//将字节输入流包装成字符输入流
         BufferedReader br=new BufferedReader(isr);//加上缓冲流，提高效率
         String info=null;
         while((info=br.readLine())!=null){//循环读取客户端信息
             System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);

         }
         so.shutdownInput();//关闭输入流
         //4.关闭资源
         br.close();
         isr.close();
         is.close();
         so.close();
         ss.close();

接着我们看一下客户端的运作过程，其实和服务器端差不多，但是其中的区别还是要清楚的。

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相应的信息

4、关闭相关资源。

那么用户登录的测试案例的客户端类可以这样（待完善）：

         //1.创建客户端Socket，指定服务器地址和端口
         Socket so=new Socket("localhost", 8888);//端口号要和服务器端相同
         //2.获取输出流，向服务器端发送登录的信息
         OutputStream os=so.getOutputStream();//字节输出流
         PrintWriter pw=new PrintWriter(os);//字符输出流
         BufferedWriter bw=new BufferedWriter(pw);//加上缓冲流
         bw.write("用户名：admin;密码：123");
         bw.flush();
         so.shutdownOutput();//关闭输出流
         //3.关闭资源
         bw.close();
         pw.close();
         os.close();
         so.close();

这样服务端和客户端就能进行最简单的通信了，目前这个还不能实现交互，下面会讲两者的交互。

运行一下，看看服务器端是否能接收到客户端发送的信息了呢...

分别启动服务器和客户端，注意必须先启动服务器再启动客户端，否则客户端找不到资源报错：

---

完善用户登录之服务器响应客户端

在上述的例子中，服务器和客户端仅仅只是相互可以通信，但服务器对于接收到的客户端信息并没有向客户端响应，客户端没有接收到服务器端的任何信息，这明显是不完善不友好的，在这里将对刚刚的例子进行完善，完成服务器对客户端的响应。

修改后的服务器端：

     //1.创建一个服务器端的Socket,即ServerSocket，指定绑定的端口
             ServerSocket ss= new ServerSocket(8888);
             //2.调用accept方法开始监听，等待客户端的连接
             System.out.println("服务器即将启动，等待客户端的连接...");
             Socket so=ss.accept();//accept方法返回Socket实例
             //3.获取一个输入流，并读取客户端信息
             InputStream is=so.getInputStream();//字节输入流
             InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);//将字节输入流包装成字符输入流
             BufferedReader br=new BufferedReader(isr);//加上缓冲流，提高效率
             String info=null;
             while((info=br.readLine())!=null){//循环读取客户端信息
                 System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);

             }
             so.shutdownInput();//关闭输入流
             //4.获取一个输出流，向客户端输出信息,响应客户端的请求
             OutputStream os=so.getOutputStream();//字节输出流
             PrintWriter pw=new PrintWriter(os);//字符输出流
             BufferedWriter bw=new BufferedWriter(pw);//缓冲输出流
             bw.write("欢迎您！");
             bw.newLine();
             bw.flush();

             //5.关闭资源
             os.close();
             pw.close();
             bw.close();
             br.close();
             isr.close();
             is.close();
             so.close();
             ss.close();

修改后的客户端：

 //1.创建客户端Socket，指定服务器地址和端口
         Socket so=new Socket("localhost", 8888);//端口号要和服务器端相同
         //2.获取输出流，向服务器端发送登录的信息
         OutputStream os=so.getOutputStream();//字节输出流
         PrintWriter pw=new PrintWriter(os);//字符输出流
         BufferedWriter bw=new BufferedWriter(pw);//加上缓冲流
         bw.write("用户名：admin;密码：123");
         bw.flush();
         so.shutdownOutput();//关闭输出流
         //3.获取输入流，得到服务端的响应信息
         InputStream is=so.getInputStream();
         InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);
         BufferedReader br=new BufferedReader(isr);
         String info=null;
         while((info=br.readLine())!=null){
             System.out.println("我是客户端，服务器说:"+info);
         }

         //4.关闭资源
         bw.close();
         pw.close();
         os.close();
         so.close();

运行结果：

四、使用多线程实现多客户端的通信

应用多线程来实现服务器与多客户端之间的通信。<关于多线程更多的内容以后再总结>

多线程基本步骤：

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.服务器端接收客户端请求，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。

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下面再将上述的例子修改成多线程的通信

新建一个服务器线程处理类ServerThread，该类继承Thread类：

 /*
  * 服务器线程处理类
  */
 public class ServerThread extends Thread {
     // 和本线程相关的Socket
     Socket so = null;

     public ServerThread(Socket socket) {// 初始化与本线程相关的Socket
         so = socket;
     }

     // 线程执行的操作，响应客户端的请求
     public void run() {// 重写父类的run方法
         InputStream is = null;
         InputStreamReader isr = null;
         BufferedReader br = null;
         OutputStream os = null;
         PrintWriter pw = null;
         BufferedWriter bw = null;
         try {
             // 3.获取一个输入流，并读取客户端信息
             is = so.getInputStream();// 字节输入流
             isr = new InputStreamReader(is);// 将字节输入流包装成字符输入流
             br = new BufferedReader(isr);// 加上缓冲流，提高效率
             String info = null;
             while ((info = br.readLine()) != null) {// 循环读取客户端信息
                 System.out.println("我是服务器，客户端说：" + info);

             }
             so.shutdownInput();// 关闭输入流
             // 4.获取一个输出流，向客户端输出信息,响应客户端的请求
             os = so.getOutputStream();// 字节输出流
             pw = new PrintWriter(os);// 字符输出流
             bw = new BufferedWriter(pw);// 缓冲输出流
             bw.write("欢迎您！");
             bw.newLine();
             bw.flush();

         } catch (IOException e) {
             // TODO Auto-generated catch block
             e.printStackTrace();
         } finally {
             // 5.关闭资源
             try {
                 if (os != null)
                     os.close();
                 if (pw != null)
                     pw.close();
                 if (bw != null)
                     bw.close();
                 if (br != null)
                     br.close();
                 if (isr != null)
                     isr.close();
                 if (is != null)
                     is.close();
                 if (!so.isClosed())
                     so.close();
             } catch (IOException e) {
                 // TODO Auto-generated catch block
                 e.printStackTrace();
             }
         }

     }
 }

<解 惑>关闭资源为何要加一个判断条件：不为空 ？？？

<回 答>这是一种正确、严谨的写法。 验证非NULL是编码中很重要的一环。假如本来就是NULL，这是调用各自的close()方法是会报错的。 如果在实例化这些对象时出错导致这些对象为NULL，或是实例化没问题但中途出了什么异常导致这些对象为NULL，都会在未经验证非NULL前尝试调用close()方法关闭时报错。

<提 示>集中异常处理的快捷键：Alt+shift+z

服务器端：

 try {
             //1.创建一个服务器端的Socket,即ServerSocket，指定绑定的端口
             ServerSocket ss= new ServerSocket(8888);

             System.out.println("服务器即将启动，等待客户端的连接...");
             Socket so=null;
             //记录客户端的数量
             int count=0;
             //循环侦听等待客户端的连接
             while(true){
                 //2.调用accept方法开始监听，等待客户端的连接
                  so=ss.accept();//accept方法返回Socket实例
                  //创建一个新的线程
                  ServerThread st=new ServerThread(so);
                  //启动线程，执行与客户端的交互
                  st.start();//注意是start不是run
                  count++;
                  System.out.println("此时客户端数量为："+count);
                  InetAddress add=so.getInetAddress();
                  System.out.println("当前客户端的ip地址为"+add.getHostAddress());
             }
         } catch (IOException e) {
             // TODO Auto-generated catch block
             e.printStackTrace();
         }

多个客户端的运行结果：

这样一个简单的多线程通信就完成了，这个多线程还不是并行操作的，要实现并行操作可以按照下面的思路：

主线程负责创建socket

* 一个线程用来读取

* 一个线程用来写入,用两个内部类

* 要用多线程实现，send线程和recived线程同时访问buff数据区。

* 发送完成后notify，接收线程。接收线程自身wait

* 接收的说，我先wait一下，可能缓存中还没有数据，我会拿到空值得。

* 发送的说Ok，我先写，写完了我notifyall你。我就一直锁着，这样默契的合作了。

变成并行处理了 每个客户端连接服务端都会产生一个新的socket。

< 具体代码还没写，大家可以自行摸索。。。写完了再更新>

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