java中网络通信 Scoket

在客户/服务器通信模式中，客户端需要主动建立与服务器连接的Socket，服务器端收到客户端的连接请求，也会创建与客户端连接的Socket。Socket可以看做是通信连接两端的收发器，客户端和服务店都通过Socket来收发数据。

1、构造Socket

public Socket() 通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字

public Socket(String host,int port) throws UnknownHostException,IOException  创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。

public Socket(String host,int port,InetAddress localAddr,int localPort) throws IOException 创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口。socket 会通过调用 bind() 函数来绑定提供的本地地址及端口。

public Socket(InetAddress address,int port)throws IOException创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。

public Socket(InetAddress address,int port,InetAddress localAddr,int localPort)throws IOException创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口。socket 会通过调用 bind() 函数来绑定提供的本地地址及端口。

除第一个外，其他4个构造方法都会试图和服务器建立连接，如何连接成功则返回Socket对象，如果连接失败就会抛出IOException。

实例1：扫描主机上1到1024的端口，判断这些端口是否被服务器监听

package com.hanfeng.socket;

import java.io.IOException;
import java.net.Socket;

/**
 * 扫描主机上1到1024的端口，判断这些端口是否被服务器监听
 *
 * @author hanfeng
 * @data 2012-8-24 上午10:25:57
 */
public class PortScanner {

	public static void main(String[] args) {
		String host = "localhost";
		if (args.length > 0) {
			host = args[0];
		}
		new PortScanner().scan(host);
	}

	public void scan(String host) {
		Socket socket = null;

		for (int port = 1; port < 1024; port++) {
			try {
				socket = new Socket(host, port);
				System.out.println("连接到端口：" + port);
			} catch (IOException e) {
				System.out.println("无法连接到端口：" + port);
			} finally {
				try {
					if (socket != null) {
						socket.close();
					}
				} catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

}

1.1 设置等待连接超时时间

public void scan(String host) {
		Socket socket = null;
		socket = new Socket();
		SocketAddress address = new InetSocketAddress(host, 1158);
		try {
			socket.connect(address, 60000);
			System.out.println("连接成功！");
		} catch (IOException e) {
			System.out.println("连接超时！");
			e.printStackTrace();
		}
	}

1.2设置服务器的IP地址

Socket(InetAddress address, int port) //第一个参数address表示主机的IP地址

Socket(String host, int port) //第一个参数host表示主机的名字

InetAddress类表示IP地址，其用法如下：

//返回本地主机的IP地址

InetAddress addr1=InetAddress.getLocalHost();

//返回代表"222.34.5.7"的IP地址

InetAddress addr2=InetAddress.getByName("222.34.5.7");

//返回域名为"www.google.com"的IP地址

InetAddress addr3=InetAddress.getByName("www.google.com");

public static void main(String[] args) {
		try {
			InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
			System.out.println("本机IP地址："+address);
			InetAddress address2 = InetAddress.getByName("222.34.5.7");
			System.out.println("返回远程IP地址："+address2);
			InetAddress address3 = InetAddress.getByName("www.google.com");
			System.out.println("返回域名IP地址："+address3);
		} catch (UnknownHostException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

1.3 设置客户端的IP地址

在一个Socket对象中，既包含远程服务器的IP地址和端口信息，也包含本地客户端的IP地址和端口信息。默认情况下，客户端的IP地址来自于客户程序所在的主机，客户端的端口则由操作系统随机分配。Socket类还有两个构造方法允许显式的设置客户端的IP地址和端口：

Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort)throws IOException

Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort) throws IOException

实例：一个主机在Internet网络中的IP地址为”222.67.1.34“，在一个局域网中的IP地址为”112.5.4.3“。假定这个主机上的客户程序希望和同一个局域网上的一个服务器程序（112.5.4.45:8000）通信，则客户端可按照如下方式进行构造Socket对象：

InetAddress remoteAddr = InetAddress.getByName("112.5.4.45");
	InetAddress localAddr = InetAddress.getByName("112.5.4.3");
	Socket socket = new Socket(remoteAddr,8000,localAddr,2345);

1.4客户端连接服务器可能抛出的异常

UnknowHostException:如果无法识别主机的名字或IP地址，就会抛出异常

ConnectException：如果没有服务器进行监听指定的端口，或则服务器进程拒绝连接，就会抛出异常

SocketTimeoutException：等待连接超时，抛出异常

BindExcrption：如果无法把Socket对象与具体的本地IP地址或端口绑定，就会抛出异常

以上4个异常都是IOException的直接或间接子类，如下图

实例：捕获各种异常

package com.hanfeng.socket;

import java.io.IOException;
import java.net.BindException;
import java.net.ConnectException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketAddress;
import java.net.SocketTimeoutException;
import java.net.UnknownHostException;

/**
 *
 * @author hanfeng
 * @data 2012-8-24 上午11:16:32
 */
public class ConnectTest {

	public static void main(String[] args) {
		String host = "www.google.com";
		int port = 80;
		if (args.length>1) {
			host = args[0];
			port = Integer.parseInt(args[1]);
		}
		new ConnectTest().connect(host, port);
	}

	public void connect(String host,int port){
		SocketAddress address = new InetSocketAddress(host, port);
		Socket socket = null;
		String result = "";

		try {
		long begin = System.currentTimeMillis();//计算开始连接的时间
		socket = new Socket();//开始建立连接
		socket.connect(address, 6000);//设置连接超时时间
		long end = System.currentTimeMillis();// 计算机连接结束的时间
		result = (end-begin)+"ms";
		} catch (BindException e) {
			result = "IP地址或端口绑定异常！";
		} catch (UnknownHostException e) {
			result = "未识别主机地址！";
		}catch (SocketTimeoutException e) {
			result = "连接超时！";
		}catch (ConnectException e) {
			result = "拒绝连接！";
		}catch (Exception e) {
			result =  "失败啦！";
		}finally{
			if (socket!=null) {
				try {
					socket.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
		System.out.println("远程地址信息==>"+address+":"+result);
	}
}

2、获取Socket信息

以下方法用于获取Socket的有关信息：

getInetAddress()：获得远程服务器的IP地址。

getPort()：获得远程服务器的端口。

getLocalAddress()：获得客户本地的IP地址。

getLocalPort()：获得客户本地的端口。

getInputStream()：获得输入流。如果Socket还没有连接，或者已经关闭，或者已经通过shutdownInput()方法关闭输入流，那么此方法会抛出IOException。

getOutputStream()：获得输出流。如果Socket还没有连接，或者已经关闭，或者已经通过shutdownOutput()方法关闭输出流，那么此方法会抛出IOException。

实例：HTTPClient类访问网页

package com.hanfeng.socket;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class HttpClientDemo {
	String host ="www.google.com";
	int port = 80;
	Socket socket = null;

	public void createSocket() throws Exception{
		socket = new Socket(host, port);
	}

	public void communicate() throws Exception{
	    StringBuffer sb=new StringBuffer("GET "+" HTTP/1.1\r\n");
//	    sb.append("Host: www.javathinker.org\r\n");
//	    sb.append("Accept: */*\r\n");
//	    sb.append("Accept-Language: zh-cn\r\n");
//	    sb.append("Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n");
//	    sb.append("User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.0)\r\n");
//	    sb.append("Connection: Keep-Alive\r\n\r\n");

		//发出HTTP请求
		OutputStream socketOut = socket.getOutputStream();
		socketOut.write(sb.toString().getBytes());
		socket.shutdownOutput();

		//接收响应结果
		InputStream socketInput = socket.getInputStream();
		BufferedReader buffer = new BufferedReader(new InputStreamReader(socketInput));
		String data = null;
		while ((data=buffer.readLine())!=null) {
			System.out.println(data);
		}
	}

	/**
	 * @param args
	 * @throws Exception
	 */
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		HttpClientDemo httpClient = new HttpClientDemo();
		httpClient.createSocket();
		httpClient.communicate();
	}

}

3、关闭Socket

当客户与服务器的通信结束，应该及时关闭Socket，以释放Socket占用的包括端口在内的各种资源。Socket的close()方法负责关闭Socket。当一个Socket对象被关闭，就不能在通过他的输入流和输出流进行I/O操作，否则会导致IOException。

为了确保关闭Socket的操作总被执行，建议把这个操作放在finally代码块中。

finally {
        try {
            if(socket!=null)socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

Socket类提供了3个状态测试方法

isClosed()：如果Socket已经连接到远程主机，并且还没有关闭，则返回true

isConnected()：如果Socket曾经连接到远程主机，则返回true

isBound()：如果Socket已经与一个本地端口绑定，则返回true

如果要判断一个Socket对象当前是否处于连接状态，可以采用以下方式：

boolean isConnected = socket.isConnected()&&!socket.isClosed();

4、半关闭Socket

4.1 有的时候，可能仅仅希望关闭输出流或输入流之一。此时可以采用Socket类提供的半关闭方法：

shutdownInput()：关闭输入流。

shutdownOutput(): 关闭输出流。

4.2 先后调用Socket的shutdownInput()和shutdownOutput()方法，仅仅关闭了输入流和输出流，并不等价于调用Socket的close()方法。在通信结束后，仍然要调用Socket的close()方法，因为只有该方法才会释放Socket占用的资源，比如占用的本地端口等。

4.3 Socket类还提供了两个状态测试方法，用来判断输入流和输出流是否关闭：

public boolean isInputShutdown()

public boolean isOutputShutdown()

5、设置Socket的选项

Socket有以下几个选项：

n TCP_NODELAY：表示立即发送数据。

n SO_RESUSEADDR：表示是否允许重用Socket所绑定的本地地址。

n SO_TIMEOUT：表示接收数据时的等待超时时间。

n SO_LINGER：表示当执行Socket的close()方法时，是否立即关闭底层的Socket。

n SO_SNFBUF：表示发送数据的缓冲区的大小。

n SO_RCVBUF：表示接收数据的缓冲区的大小。

n SO_KEEPALIVE：表示对于长时间处于空闲状态的Socket，是否要自动把它关闭。

n OOBINLINE：表示是否支持发送一个字节的TCP紧急数据。

1. TCP_NODELAY选项

1) 设置该选项：public void setTcpNoDelay(boolean on) throws SocketException

2) 读取该选项：public boolean getTcpNoDelay() throws SocketException

3) TCP_NODEALY的默认值为false，表示采用Negale算法。如果调用setTcpNoDelay(true)方法，就会关闭Socket的缓冲，确保数据及时发送：

if(!socket.getTcpNoDelay()) socket.setTcpNoDelay(true);

4) 如果Socket的底层实现不支持TCP_NODELAY选项，那么getTcpNoDelay()和setTcpNoDelay()方法会抛出SocketException。

2. SO_RESUSEADDR选项

1) 设置该选项：public void setResuseAddress(boolean on) throws SocketException

2) 读取该选项：public boolean getResuseAddress() throws SocketException

3) 为了确保一个进程关闭了Socket后，即使它还没释放端口，同一个主机上的其他进程还可以立刻重用该端口，可以调用Socket的setResuseAddress(true)方法：

if(!socket.getResuseAddress()) socket.setResuseAddress(true);

4) 值得注意的是socket.setResuseAddress(true)方法必须在Socket还没有绑定到一个本地端口之前调用，否则执行socket.setResuseAddress(true)方法无效。因此必须按照以下方式创建Socket对象，然后再连接远程服务器：

Socket socket = new Socket(); //此时Socket对象未绑定到本地端口，并且未连接远程服务器

socket.setResuseAddress(true);

SocketAddress remoteAddr = new InetSocketAddress("remotehost",8000);

socket.connect(remoteAddr); //连接远程服务器，并且绑定匿名的本地端口

或者：

Socket socket = new Socket(); //此时Socket对象未绑定到本地端口，并且未连接远程服务器

socket.setResuseAddress(true);

SocketAddress localAddr = new InetSocketAddress("localhost",9000);

SocketAddress remoteAddr = new InetSocketAddress("remotehost",8000);

socket.bind(localAddr); //与本地端口绑定

socket.connect(remoteAddr); //连接远程服务器，并且绑定匿名的本地端口

3. SO_TIMEOUT选项

1) 设置该选项：public void setSoTimeout(int milliseconds) throws SocketException

2) 读取该选项：public int getSoTimeOut() throws SocketException

3) 当通过Socket的输入流读数据时，如果还没有数据，就会等待。Socket类的SO_TIMEOUT选项用于设定接收数据的等待超时时间，单位为毫秒，它的默认值为0，表示会无限等待，永远不会超时。

4) Socket的setSoTimeout()方法必须在接收数据之前执行才有效。此外，当输入流的read()方法抛出SocketTimeoutException后，Socket仍然是连接的，可以尝试再次读取数据。

4. SO_LINGER选项

1) 设置该选项：public void setSoLinger(boolean on, int seconds) throws SocketException

2) 读取该选项：public int getSoLinger() throws SocketException

3) SO_LINGER选项用来控制Socket关闭时的行为。

l socket.setSoLinger(true,0)：执行Socket的close()方法时，该方法也会立即返回，但底层的Socket也会立即关闭，所有未发送完的剩余数据被丢弃。

l socket.setSoLinger(true,3600)：执行Socket的close()方法时，该方法不会立即返回，而进入阻塞状态，同时，底层的Socket会尝试发送剩余的数据。只有满足以下两个条件之一，close()方法才返回：

n 底层的Socket已经发送完所有的剩余数据。

n 尽管底层的Socket还没有发送完所有的剩余数据，但已经阻塞了3600秒。close()方法的阻塞时间超过3600秒，也会返回，剩余未发送的数据被丢弃。

以上两种情况内，当close()方法返回后，底层的Socket会被关闭，断开连接。

4) setSoLinger(boolean on ,int second)方法中的seconds参数以秒为单位，而不是以毫秒为单位。

5. SO_RCVBUF选项

1) 设置该选项：public void setReceiveBufferSize(int size) throws SocketException

2) 读取该选项：public int getReceiveBufferSize() throws SocketException

3) SO_RCVBUF表示Socket的用于输入数据的缓冲区的大小。

4) 如果底层Socket不支持SO_RCVBUF选项，那么setReceiveBufferSize()方法会抛出SocketException。

6. SO_SNDBUF选项

1) 设置该选项：public void setSendBufferSize(int size) throws SocketException

2) 读取该选项：public int getSendBufferSize() throws SocketException

3) SO_SNDBUF表示Socket的用于输出数据的缓冲区的大小。

4) 如果底层Socket不支持SO_SNDBUF选项，setSendBufferSize()方法会抛出SocketException。

7. SO_KEEPALIVE选项

1) 设置该选项：public void setKeepAlive(boolean on) throws SocketException

2) 读取该选项：public int getKeepAlive() throws SocketException

3) 当SO_KEEPALIVE选项为true，表示底层的TCP实现会监视该连接是否有效。

4) SO_KEEPALIVE选项的默认值为false，表示TCP不会监视连接是否有效，不活动的客户端可能会永久存在下去，而不会注意到服务器已经崩溃。

8. OOBINLINE选项

1) 设置该选项：public void setOOBInline(int size) throws SocketException

2) 读取该选项：public int getOOBInline () throws SocketException

3) 当OOBINLINE为true时，表示支持发送一个字节的TCP紧急数据。Socket类的sendUrgentDate(int data)方法用于发送一个字节的TCP紧急数据。

4) OOBINLINE的默认值为false，在这种情况下，当接收方收到紧急数据时不作任何处理，直接将其丢弃。如果用户希望发送紧急数据，应该把OOBINLINE设为true：socket.setOOBInline(true); 此时接收方会把接收到的紧急数据与普通数据放在同样的队列中。值得注意的是，除非使用一些更高层次的协议，否则接收方处理紧急数据的能力非常有限，当紧急数据到来时，接收方不会得到任何通知，因此接收方很难区分普通数据与紧急数据，只好按照同样的方式处理它们。