使用TCP/IP的套接字（Socket）进行通信

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使用TCP/IP的套接字（Socket）进行通信

套接字Socket的引入

　　为了能够方便地开发网络应用软件，由美国伯克利大学在Unix上推出了一种应用程序访问通信协议的操作系统用调用socket（套接字）。

　　socket的出现，使程序员可以很方便地访问TCP/IP，从而开发各种网络应用的程序。

　　随着Unix的应用推广，套接字在编写网络软件中得到了极大的普及。后来，套接字又被引进了Windows等操作系统中。Java语言也引入了套接字编程模型。

什么是Socket？

　　Socket是连接运行在网络上的两个程序间的双向通讯的端点。

使用Socket进行网络通信的过程

　　服务器程序将一个套接字绑定到一个特定的端口，并通过此套接字等待和监听客户的连接请求。

　　客户程序根据服务器程序所在的主机名和端口号发出连接请求。

　　如果一切正常，服务器接受连接请求。并获得一个新的绑定到不同端口地址的套接字。（不可能有两个程序同时占用一个端口）。

　　客户和服务器通过读写套接字进行通讯。

　　使用ServerSocket和Socket实现服务器端和客户端的Socket通信。

　　

　　其中：

　　左边ServerSocket类的构造方法可以传入一个端口值来构建对象。

　　accept()方法监听向这个socket的连接并接收连接。它将会阻塞直到连接被建立好。连接建立好后它会返回一个Socket对象。

　　连接建立好后，服务器端和客户端的输入流和输出流就互为彼此，即一端的输出流是另一端的输入流。

总结：使用ServerSocket和Socket实现服务器端和客户端的Socket通信

　　(1)建立Socket连接

　　(2)获得输入/输出流

　　(3)读/写数据

　　(4)关闭输入/输出流

　　(5)关闭Socket

通信程序测试

　　建立服务器端和客户端如下：　

　

package com.example.network;

import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TcpServer
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        // 创建服务器端的socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(5000);

        // 监听连接
        Socket socket = ss.accept();
        // 直到连接建立好之后代码才会往下执行

        System.out.println("Connected Successfully!");

    }

}

package com.example.network;

import java.net.Socket;

public class TcpClient
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 5000);
    }

}

　

　　然后先运行服务器端，再运行客户端，可以看到，运行客户端之后输出服务器端的后续代码。

　　表明连接建立后才会往下执行。

　　一个比较简陋的通信程序：

package com.example.network;

import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TcpServer
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        // 创建服务器端的socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(5000);

        // 监听连接
        Socket socket = ss.accept();
        // 直到连接建立好之后代码才会往下执行

        System.out.println("Connected Successfully!");

        // 获得服务器端的输入流，从客户端接收信息
        InputStream is = socket.getInputStream();
        // 服务器端的输出流，向客户端发送信息
        OutputStream os = socket.getOutputStream();

        byte[] buffer = new byte[200];

        int length = 0;
        length = is.read(buffer);
        String str = new String(buffer, 0, length);
        System.out.println(str);

        // 服务器端的输出
        os.write("Welcome".getBytes());

        // 关闭资源
        is.close();
        os.close();
        socket.close();

    }

}

package com.example.network;

import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class TcpClient
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 5000);

        // 客户端的输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();

        // 将信息写入流,把这个信息传递给服务器
        os.write("hello world".getBytes());

        // 从服务器端接收信息

        InputStream is = socket.getInputStream();

        byte[] buffer = new byte[200];

        int length = is.read(buffer);
        String str = new String(buffer, 0, length);
        System.out.println(str);

        // 关闭资源
        is.close();
        os.close();
        socket.close();
    }

}

　　先运行服务器，再运行客户端。之后可以在服务器和客户端的控制台上进行输入操作，另一端将会收到输入的信息并输出。

使用线程实现服务器端与客户端的双向通信

　　用两个线程，一个线程专门用于处理服务器端的读，另一个线程专门用于处理服务器端的写。

　　客户端同理。

　　代码如下，程序共有六个类。

　　服务器端和其输入输出线程：

MainServer

ServerInputThread

ServerOutputThread

　

　　客户端和其输入输出线程（其输入输出线程和服务器端的完全一样）：　　

MainClient

ClientInputThread

ClientOutputThread

　　经测试成功。即从服务器端控制台输入，可以从客户端接收到并输出；也可以反过来，从客户端控制台输入，那么服务器端会同时输出。

多个客户端的程序实验

　　可以启动多个客户端，同时与服务器进行交互。这里还是采用上面的MainServer和MainClient及其输入输出线程代码。

　　这部分做实验的时候需要使用命令行，因为Eclipse里面每次Run的时候都会重新启动程序，即想要Run第二个客户端的时候总是先关闭第一个客户端（因为它们运行的是同一个程序），这样，即只能有一个客户端存在。

　　在命令行运行的方法如下：

　　因为源文件带有包名，所以编译采用：

　　javac –d . 源文件名.java

　　注意d和.之间有一个空格。

　　可以使用通配符编译所有的源文件，即使用：

　　javac –d . *.java

　　编译之后执行：

　　java 完整包名+类名

　　先启动服务器程序，之后新开命令行窗口启动客户端程序，结果如下：

　　

（一个客户端时交互正常）

　　

　　

　　（多个客户端交互异常）

　　

　　经实验，发现在一个服务器多个客户端的情况下，客户端可以流畅地向服务器发送信息，但是当服务器发送信息时，就会出现问题，并不是每一个客户端都能收到信息。

　　如图中，当服务器发送语句时，第一个客户端收到了（并且是发送后多按下一个回车才收到），第二个客户端没有收到。

　　后面试验了几个语句都是这样：

　　

实现服务器支持多客户机通信

　　服务器端的程序需要为每一个与客户机连接的socket建立一个线程，来解决同时通信的问题。

　　服务器端应该管理一个socket的集合。

　　即要完成一个功能完善的客户端和服务器通信程序，代码还是需要进一步完善的。

参考资料

　　圣思园张龙老师Java SE系列视频教程。