java--基于socket的网络传输开发

socket的网络传输开发

第一步　充分理解Socket

1.什么是socket

所谓socket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。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。

以J2SDK-1.3为例，Socket和ServerSocket类库位于Java .NET包中。ServerSocket用于服务器端，Socket是建立网络连接时使用的。在连接成功时，应用程序两端都会产生一个Socket实例，操作这个实例，完成所需的会话。对于一个网络连接来说，套接字是平等的，并没有差别，不因为在服务器端或在客户端而产生不同级别。不管是Socket还是ServerSocket它们的工作都是通过SocketImpl类及其子类完成的。

重要的Socket API：

java.Net.Socket继承于java.lang.Object，有八个构造器，其方法并不多，下面介绍使用最频繁的三个方法，其它方法大家可以见JDK-1.3文档。

.Accept方法用于产生"阻塞"，直到接受到一个连接，并且返回一个客户端的Socket对象实例。"阻塞"是一个术语，它使程序运行暂时"停留"在这个地方，直到一个会话产生，然后程序继续；通常"阻塞"是由循环产生的。

.getInputStream方法获得网络连接输入，同时返回一个IutputStream对象实例，。

.getOutputStream方法连接的另一端将得到输入，同时返回一个OutputStream对象实例。

注意：其中getInputStream和getOutputStream方法均会产生一个IOException，它必须被捕获，因为它们返回的流对象，通常都会被另一个流对象使用。

2.如何开发一个Server-Client模型的程序

开发原理：

服务器，使用ServerSocket监听指定的端口，端口可以随意指定（由于1024以下的端口通常属于保留端口，在一些操作系统中不可以随意使用，所以建议使用大于1024的端口），等待客户连接请求，客户连接后，会话产生；在完成会话后，关闭连接。

客户端，使用Socket对网络上某一个服务器的某一个端口发出连接请求，一旦连接成功，打开会话；会话完成后，关闭Socket。客户端不需要指定打开的端口，通常临时的、动态的分配一个1024以上的端口。

简单事例：

server端：

package com.socket;

import java.net.*;

import java.io.*;

public class Server {

private ServerSocket ss;

private Socket socket;

private BufferedReader in;

private PrintWriter out;

public Server() {

try {

ss = new ServerSocket(10000);

while (true) {

socket = ss.accept();

System.out.println("连接成功！");

in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket

.getInputStream()));

// out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);

String line = in.readLine();

System.out.println("you input is :" + line);

// out.close();

in.close();

socket.close();

}

} catch (IOException e) {

try {

ss.close();

} catch (IOException e1) {

// TODO Auto-generated catch block

e1.printStackTrace();

}

e.printStackTrace();

}

public static void main(String[] args) {

new Server();

}

client端：

package com.socket;

import java.io.*;

import java.net.*;

public class Client {

Socket socket;

BufferedReader in;

PrintWriter out;

public Client() {

try {

socket = new Socket("localhost", 10000);

in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket

.getInputStream()));

out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);

// BufferedReader line = new BufferedReader(new InputStreamReader(

// System.in));

out.println("hello socket");

// line.close();

out.close();

in.close();

socket.close();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

public static void main(String[] args) {

new Client();

}

第二步　多个客户同时连接

在实际的网络环境里，同一时间只对一个用户服务是不可行的。一个优秀的网络服务程序除了能处理用户的输入信息，还必须能够同时响应多个客户端的连接请求。在java中，实现以上功能特点是非常容易的。

设计原理：

主程序监听一端口，等待客户接入；同时构造一个线程类，准备接管会话。当一个Socket会话产生后，将这个会话交给线程处理，然后主程序继续监听。运用Thread类或Runnable接口来实现是不错的办法。

server端：

package com.socket;

import java.io.*;

import java.net.*;

public class Server extends ServerSocket {

private static final int SERVER_PORT = 10000;

public Server() throws IOException {

super(SERVER_PORT);

try {

while (true) {

System.out.println("-----------1--------------");

Socket socket = accept();// 1 客户端发送请求，建立连接

System.out.println("-----------2--------------");

new CreateServerThread(socket);

System.out.println("-----------3--------------");

}

} catch (IOException e) {

} finally {

close();

}

// --- CreateServerThread

class CreateServerThread extends Thread {

private Socket client;

private BufferedReader in;

private PrintWriter out;

public CreateServerThread(Socket s) throws IOException {

client = s;

in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client

.getInputStream(), "GB2312"));

out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);

out.println("--- Welcome ---");

start();

}

public void run() {

try {

System.out.println("-----------4--------------");

String line = in.readLine();// 2 等待客户端响应

System.out.println("-----------5--------------");

while (!line.equals("bye")) {

String msg = createMessage(line);

System.out.println("-----------6--------------");

out.println("123");

System.out.println("-----------7--------------");

line = in.readLine();

}

out.println("--- See you, bye! ---");

client.close();

} catch (IOException e) {

}

private String createMessage(String line) {

System.out.println(line);

return "";

}

public static void main(String[] args) throws IOException {

new Server();

}

client端：

package com.socket;

import java.io.*;

import java.net.*;

public class Client {

Socket socket;

BufferedReader in;

PrintWriter out;

public Client() {

try {

socket = new Socket("localhost", 10000);

in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket

.getInputStream()));

out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);

BufferedReader line = new BufferedReader(new InputStreamReader(

System.in));

out.println(in.readLine());

line.close();

out.close();

in.close();

socket.close();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

public static void main(String[] args) {

new Client();

}

这个程序监听10000端口，并将接入交给CreateServerThread线程运行。CreateServerThread线程接受输入，并将输入回应客户，直到客户输入"bye"，线程结束。我们可以在createMessage方法中，对输入进行处理，并产生结果，然后把结果返回给客户。

第三步实现信息共享:在Socket上的实时交流

网络的伟大之一也是信息共享，Server可以主动向所有Client广播消息，同时Client也可以向其它Client发布消息。下面看看如何开发一个可以实时传递消息的程序。

设计原理：

服务器端接受客户端的连接请求，同时启动一个线程处理这个连接，线程不停的读取客户端输入，然后把输入加入队列中，等候处理。在线程启动的同时将线程加入队列中，以便在需要的时候定位和取出。

server端：

package com.socket;

import java.io.*;

import java.net.*;

import java.util.*;

import java.lang.*;

public class Server extends ServerSocket {

private static ArrayList User_List = new ArrayList();

private static ArrayList Threader = new ArrayList();

private static LinkedList Message_Array = new LinkedList();

private static int Thread_Counter = 0;

private static boolean isClear = true;

protected static final int SERVER_PORT = 10000;

protected FileOutputStream LOG_FILE = new FileOutputStream(

"d:/connect.log", true);

public Server() throws FileNotFoundException, IOException {

super(SERVER_PORT);

new Broadcast();

// append connection log

Calendar now = Calendar.getInstance();

String str = "[" + now.getTime().toString()

+ "] Accepted a connection1512";

byte[] tmp = str.getBytes();

LOG_FILE.write(tmp);

try {

while (true) {

Socket socket = accept();

new CreateServerThread(socket);

}

} finally {

close();

}

public static void main(String[] args) throws IOException {

new Server();

}

// --- Broadcast

class Broadcast extends Thread {

public Broadcast() {

start();

}

public void run() {

while (true) {

if (!isClear) {

String tmp = (String) Message_Array.getFirst();

for (int i = 0; i < Threader.size(); i++) {

CreateServerThread client = (CreateServerThread) Threader

.get(i);

client.sendMessage(tmp);

}

Message_Array.removeFirst();

isClear = Message_Array.size() > 0 ? false : true;

}

// --- CreateServerThread

class CreateServerThread extends Thread {

private Socket client;

private BufferedReader in;

private PrintWriter out;

private String Username;

public CreateServerThread(Socket s) throws IOException {

client = s;

in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client

.getInputStream()));

out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);

out.println("--- Welcome to this chatroom ---");

out.println("Input your nickname:");

start();

}

public void sendMessage(String msg) {

out.println(msg);

}

public void run() {

try {

int flag = 0;

Thread_Counter++;

String line = in.readLine();

while (!line.equals("bye")) {

if (line.equals("l")) {

out.println(listOnlineUsers());

line = in.readLine();

continue;

}

if (flag++ == 0) {

Username = line;

User_List.add(Username);

out.println(listOnlineUsers());

Threader.add(this);

pushMessage("[< " + Username + " come on in >]");

} else {

pushMessage("<" + Username + ">" + line);

}

line = in.readLine();

}

out.println("--- See you, bye! ---");

client.close();

} catch (IOException e) {

} finally {

try {

client.close();

} catch (IOException e) {

}

Thread_Counter--;

Threader.remove(this);

User_List.remove(Username);

pushMessage("[< " + Username + " left>]");

}

private String listOnlineUsers() {

String s = "-+- Online list -+-1512";

for (int i = 0; i < User_List.size(); i++) {

s += "[" + User_List.get(i) + "]1512";

}

s += "-+---------------------+-";

return s;

}

private void pushMessage(String msg) {

Message_Array.addLast(msg);

isClear = false;

}

client端：

package com.socket;

import java.io.*;

import java.net.*;

public class Client {

Socket socket;

BufferedReader in;

PrintWriter out;

public Client() {

try {

socket = new Socket("localhost", 10000);

in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket

.getInputStream()));

out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);

BufferedReader line = new BufferedReader(new InputStreamReader(

System.in));

out.println(in.readLine());

line.close();

System.out.println(new BufferedReader(new InputStreamReader(socket

.getInputStream())).readLine());

out.close();

in.close();

socket.close();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

public static void main(String[] args) {

new Client();

}

socket传输是基于tcp的网络传输协议进行的传输，tcp有一个特点，举个例子（视频上学的）：

比如张三给李四打电话，张三拨通李四的电话号，李四接起了电话，这是张三说了一声你好，然后张三就一直等待李四的回复，如果李四不回复，那么张三那就这么一直等下去...

socket也是这样，只要server端没给client端一个回复那么后面的请求都一直等待，用法就是Socket socket = accept(); socket会根据server端是否为阻塞状态来判断是否可以进行下一个请求的传输。

所以为了解决这种问题，在server端或client端，请求数据的处理都单独开启一个线程进行处理。

代码如下：

try {

while (true) {

Socket socket = accept(); // 阻塞

new CreateServerThread(socket);

}

} finally {

close();

}

第二行代码，是一个死循环。

第四行，是将线程通道变为阻塞的状态。

第五行，实例化一个类，此类继承Thread，在类中执行start方法。

CreateServerThread类，详见下面代码

public CreateServerThread(Socket s) throws IOException {

client = s;

in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client

.getInputStream()));// 获取socket的输入流

out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);// 获取到socket的输出流

out.println("--- Welcome to this chatroom ---");

out.println("Input your nickname:");

start();

}

此类获取了socket的输入输出流后，开启线程处理后续工作。这样下一个请求即可快速进行，然后依次往返开启多线程来并行处理请求。

我理解的socket通信模式如下图：

发表于 2017-11-24 16:05
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分类：Java

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