Java网络编程之Socket

一、Socket编程简介

　　套接字编程

　　利用套接字(Socket)开发网络应用程序早已被广泛的采用，以至于成为事实上的标准。
　　通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点
　　网络通信其实就是Socket间的通信。
　　Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输。
　　一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端

　　基于Socket的TCP编程

　　Java语言的基于套接字编程分为服务端编程和客户端编程，其通信模型如图所示

二、客户端Socket编程

　　客户端Socket的工作过程

　　①创建Socket：根据指定服务端的 IP 地址或端口号构造 Socket 类对象。若服务器端响应，则建立客户端到服务器的通信线路。若连接失败，会出现异常。

　　②打开连接到 Socket 的输入/出流：使用 getInputStream()方法获得输入流，使用 getOutputStream()方法获得输出流，进行数据传输

　　③按照一定的协议对 Socket 进行读/写操作：通过输入流读取服务器放入线路的信息（但不能读取自己放入线路的信息），通过输出流将信息写入线程。

　　④关闭 Socket：断开客户端到服务器的连接，释放线路

　　客户端创建Socket对象

　　客户端程序可以使用Socket类创建对象，创建的同时会自动向服务器方发起连接。Socket的构造方法有：

	`Socket()` 通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字
	`Socket(InetAddress address, int port)` 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。
	`Socket(InetAddress host, int port, boolean stream)` 已过时。 Use DatagramSocket instead for UDP transport.
	`Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort)` 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(Proxy proxy)` 创建一个未连接的套接字并指定代理类型（如果有），该代理不管其他设置如何都应被使用。
`protected`	`Socket(SocketImpl impl)` 使用用户指定的 SocketImpl 创建一个未连接 Socket。
	`Socket(String host, int port)` 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。
	`Socket(String host, int port, boolean stream)` 已过时。使用 DatagramSocket 取代 UDP 传输。
	`Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)` 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。

　　常用的以下两个构造方法

　　Socket(String host,int port)throws UnknownHostException,IOException：向服务器(域名是host。端口号为port)发起TCP连接，若成功，则创建Socket对象，否则抛出异常。

　　Socket(InetAddress address,int port)throws IOException：根据InetAddress对象所表示的IP地址以及端口号port发起连接。

　　客户端建立socketAtClient对象的过程就是向服务器发出套接字连接请求

三、服务器端Socket编程

　　服务器程序的工作过程

　　①调用 ServerSocket(int port) ：创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。用于监听客户端的请求。

　　②调用 accept()：监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字对象。

　　③调用该Socket类对象的 getOutputStream() 和 getInputStream ()：获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。

　　④关闭ServerSocket和Socket对象：客户端访问结束，关闭通信套接字。

　　服务器建立ServerSocket对象

　　ServerSocket 对象负责等待客户端请求建立套接字连接，类似邮局某个窗口中的业务员。也就是说，服务器必须事先建立一个等待客户请求建立套接字连接的ServerSocket对象。

　　所谓“接收”客户的套接字请求，就是accept()方法会返回一个 Socket 对象

　　ServerSocket构造方法

ServerSocket()

创建非绑定服务器套接字。

ServerSocket(int port)

创建绑定到特定端口的服务器套接字。

ServerSocket(int port, int backlog)

利用指定的 backlog 创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号。

ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)

使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP 地址创建服务器。

四、java.net.Socket简介（客户端Socket）

　　Socket数据结构

　　Socket方法摘要

`void`	`bind(SocketAddress bindpoint)` 将套接字绑定到本地地址。
`void`	`close()` 关闭此套接字。
`void`	`connect(SocketAddress endpoint)` 将此套接字连接到服务器。
`void`	`connect(SocketAddress endpoint, int timeout)` 将此套接字连接到服务器，并指定一个超时值。
`SocketChannel`	`getChannel()` 返回与此数据报套接字关联的唯一 `SocketChannel` 对象（如果有）。
`InetAddress`	`getInetAddress()` 返回套接字连接的地址。
`InputStream`	`getInputStream()` 返回此套接字的输入流。
`boolean`	`getKeepAlive()` 测试是否启用 SO_KEEPALIVE。
`InetAddress`	`getLocalAddress()` 获取套接字绑定的本地地址。
`int`	`getLocalPort()` 返回此套接字绑定到的本地端口。
`SocketAddress`	`getLocalSocketAddress()` 返回此套接字绑定的端点的地址，如果尚未绑定则返回 `null`。
`boolean`	`getOOBInline()` 测试是否启用 OOBINLINE。
`OutputStream`	`getOutputStream()` 返回此套接字的输出流。
`int`	`getPort()` 返回此套接字连接到的远程端口。
`int`	`getReceiveBufferSize()` 获取此 `Socket` 的 SO_RCVBUF 选项的值，该值是平台在 `Socket` 上输入时使用的缓冲区大小。
`SocketAddress`	`getRemoteSocketAddress()` 返回此套接字连接的端点的地址，如果未连接则返回 `null`。
`boolean`	`getReuseAddress()` 测试是否启用 SO_REUSEADDR。
`int`	`getSendBufferSize()` 获取此 `Socket` 的 SO_SNDBUF 选项的值，该值是平台在 `Socket` 上输出时使用的缓冲区大小。
`int`	`getSoLinger()` 返回 SO_LINGER 的设置。
`int`	`getSoTimeout()` 返回 SO_TIMEOUT 的设置。
`boolean`	`getTcpNoDelay()` 测试是否启用 TCP_NODELAY。
`int`	`getTrafficClass()` 为从此 Socket 上发送的包获取 IP 头中的流量类别或服务类型。
`boolean`	`isBound()` 返回套接字的绑定状态。
`boolean`	`isClosed()` 返回套接字的关闭状态。
`boolean`	`isConnected()` 返回套接字的连接状态。
`boolean`	`isInputShutdown()` 返回是否关闭套接字连接的半读状态 (read-half)。
`boolean`	`isOutputShutdown()` 返回是否关闭套接字连接的半写状态 (write-half)。
`void`	`sendUrgentData(int data)` 在套接字上发送一个紧急数据字节。
`void`	`setKeepAlive(boolean on)` 启用/禁用 SO_KEEPALIVE。
`void`	`setOOBInline(boolean on)` 启用/禁用 OOBINLINE（TCP 紧急数据的接收者）默认情况下，此选项是禁用的，即在套接字上接收的 TCP 紧急数据被静默丢弃。
`void`	`setPerformancePreferences(int connectionTime, int latency, int bandwidth)` 设置此套接字的性能偏好。
`void`	`setReceiveBufferSize(int size)` 将此 `Socket` 的 SO_RCVBUF 选项设置为指定的值。
`void`	`setReuseAddress(boolean on)` 启用/禁用 SO_REUSEADDR 套接字选项。
`void`	`setSendBufferSize(int size)` 将此 `Socket` 的 SO_SNDBUF 选项设置为指定的值。
`static void`	`setSocketImplFactory(SocketImplFactory fac)` 为应用程序设置客户端套接字实现工厂。
`void`	`setSoLinger(boolean on, int linger)` 启用/禁用具有指定逗留时间（以秒为单位）的 SO_LINGER。
`void`	`setSoTimeout(int timeout)` 启用/禁用带有指定超时值的 SO_TIMEOUT，以毫秒为单位。
`void`	`setTcpNoDelay(boolean on)` 启用/禁用 TCP_NODELAY（启用/禁用 Nagle 算法）。
`void`	`setTrafficClass(int tc)` 为从此 Socket 上发送的包在 IP 头中设置流量类别 (traffic class) 或服务类型八位组 (type-of-service octet)。
`void`	`shutdownInput()` 此套接字的输入流置于“流的末尾”。
`void`	`shutdownOutput()` 禁用此套接字的输出流。
`String`	`toString()` 将此套接字转换为 `String`。

五、java.net.ServerSocket简介（服务端Socket）

　　ServerSocket数据结构

　　ServerSocket方法摘要

`Socket`	`accept()` 侦听并接受到此套接字的连接。
`void`	`bind(SocketAddress endpoint)` 将 `ServerSocket` 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）。
`void`	`bind(SocketAddress endpoint, int backlog)` 将 `ServerSocket` 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）。
`void`	`close()` 关闭此套接字。
`ServerSocketChannel`	`getChannel()` 返回与此套接字关联的唯一 `ServerSocketChannel` 对象（如果有）。
`InetAddress`	`getInetAddress()` 返回此服务器套接字的本地地址。
`int`	`getLocalPort()` 返回此套接字在其上侦听的端口。
`SocketAddress`	`getLocalSocketAddress()` 返回此套接字绑定的端点的地址，如果尚未绑定则返回 `null`。
`int`	`getReceiveBufferSize()` 获取此 `ServerSocket` 的 SO_RCVBUF 选项的值，该值是将用于从此 `ServerSocket` 接受的套接字的建议缓冲区大小。
`boolean`	`getReuseAddress()` 测试是否启用 SO_REUSEADDR。
`int`	`getSoTimeout()` 获取 SO_TIMEOUT 的设置。
`protected void`	`implAccept(Socket s)` ServerSocket 的子类使用此方法重写 accept() 以返回它们自己的套接字子类。
`boolean`	`isBound()` 返回 ServerSocket 的绑定状态。
`boolean`	`isClosed()` 返回 ServerSocket 的关闭状态。
`void`	`setPerformancePreferences(int connectionTime, int latency, int bandwidth)` 设置此 ServerSocket 的性能首选项。
`void`	`setReceiveBufferSize(int size)` 为从此 `ServerSocket` 接受的套接字的 SO_RCVBUF 选项设置默认建议值。
`void`	`setReuseAddress(boolean on)` 启用/禁用 SO_REUSEADDR 套接字选项。
`static void`	`setSocketFactory(SocketImplFactory fac)` 为应用程序设置服务器套接字实现工厂。
`void`	`setSoTimeout(int timeout)` 通过指定超时值启用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒为单位。
`String`	`toString()` 作为 `String` 返回此套接字的实现地址和实现端口。

六、示例分析

　　从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地，并返回发送成功给客户端

  1 package me.net.socket;
  2 
  3 import java.io.File;
  4 import java.io.FileInputStream;
  5 import java.io.FileNotFoundException;
  6 import java.io.FileOutputStream;
  7 import java.io.IOException;
  8 import java.io.InputStream;
  9 import java.io.OutputStream;
 10 import java.net.InetAddress;
 11 import java.net.ServerSocket;
 12 import java.net.Socket;
 13 import java.net.UnknownHostException;
 14 
 15 import org.junit.Test;
 16 
 17 /**
 18  * 从客户端发送文件给服务端，服务端保存到本地，并返回发送成功给客户端
 19  * 
 20  * @author Administrator
 21  *
 22  */
 23 public class TestTCP3 {
 24 
 25     /**
 26      * 模拟客户端
 27      */
 28     @Test
 29     public void client() {
 30     Socket socket = null;
 31     FileInputStream fis = null;
 32     InputStream is = null;
 33     OutputStream os = null;
 34     try {
 35         // 1.创建socket对象
 36         socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 8989);
 37         // 2.向服务端发送数据
 38         os = socket.getOutputStream();
 39         fis = new FileInputStream(new File("1.jpg"));
 40         byte[] b = new byte[20];
 41         int len = 0;
 42         while ((len = fis.read(b)) != -1) {
 43         os.write(b, 0, len);
 44         }
 45         os.flush();
 46         socket.shutdownOutput();
 47         // 3.接受来自服务端的响应
 48         is = socket.getInputStream();
 49         byte[] b1 = new byte[200];
 50         int len1 = 0;
 51         while ((len1 = is.read(b1, 0, b1.length)) != -1) {
 52         System.out.print(new String(b1, 0, len1, "UTF-8"));
 53         }
 54         socket.shutdownInput();
 55     } catch (UnknownHostException e) {
 56         e.printStackTrace();
 57     } catch (FileNotFoundException e) {
 58         e.printStackTrace();
 59     } catch (IOException e) {
 60         e.printStackTrace();
 61     } finally {
 62         // 4.关闭io流
 63         if (is != null) {
 64         try {
 65             is.close();
 66         } catch (IOException e) {
 67             e.printStackTrace();
 68         }
 69         }
 70         if (fis != null) {
 71         try {
 72             fis.close();
 73         } catch (IOException e) {
 74             e.printStackTrace();
 75         }
 76         }
 77         if (os != null) {
 78         try {
 79             os.close();
 80         } catch (IOException e) {
 81             e.printStackTrace();
 82         }
 83         }
 84         if (socket != null) {
 85         try {
 86             socket.close();
 87         } catch (IOException e) {
 88             e.printStackTrace();
 89         }
 90         }
 91     }
 92     }
 93 
 94     /**
 95      * 模拟服务器端
 96      */
 97     @Test
 98     public void server() {
 99     ServerSocket ss = null;
100     Socket socket = null;
101     InputStream is = null;
102     FileOutputStream fos = null;
103     OutputStream os = null;
104     try {
105         // 1.创建服务器端socket对象
106         ss = new ServerSocket(8989);
107         socket = ss.accept();
108         // 2.收取来自客户端的数据
109         is = socket.getInputStream();
110         fos = new FileOutputStream(new File("2.jpg"));
111         byte[] b = new byte[20];
112         int len = 0;
113         while ((len = is.read(b)) != -1) {
114         fos.write(b, 0, len);
115         }
116         fos.flush();
117         System.out.println("收到来自于" + socket.getInetAddress().getHostName() + "的文件！");
118         socket.shutdownInput();
119         // 3.向客户端发出回应
120         os = socket.getOutputStream();
121         os.write("已收到客户端发来的图片".getBytes("UTF-8"));
122         os.flush();
123         socket.shutdownOutput();
124     } catch (FileNotFoundException e) {
125         e.printStackTrace();
126     } catch (IOException e) {
127         e.printStackTrace();
128     } finally {
129         // 4.关闭io流
130         if (os != null) {
131         try {
132             os.close();
133         } catch (IOException e) {
134             e.printStackTrace();
135         }
136         }
137         if (fos != null) {
138         try {
139             fos.close();
140         } catch (IOException e) {
141             e.printStackTrace();
142         }
143         }
144         if (is != null) {
145         try {
146             is.close();
147         } catch (IOException e) {
148             e.printStackTrace();
149         }
150         }
151         if (socket != null) {
152         try {
153             socket.close();
154         } catch (IOException e) {
155             e.printStackTrace();
156         }
157         }
158         if (ss != null) {
159         try {
160             ss.close();
161         } catch (IOException e) {
162             e.printStackTrace();
163         }
164         }
165     }
166     }
167 }

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