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Java中Socket实现TCP/IP协议的通信

Java中Socket实现TCP/IP协议的通信

作者: 意识流丶 | 来源:发表于2017-12-22 19:35 被阅读55次

    TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)即传输控制协议/网间协议,是一个工业标准的协议集,它是为广域网(WANs)设计的。
    Java中的网络支持
    针对网络通信的不同层次,Java提供了不同的API,其提供的网络功能有四大类:
    ①InetAddress:用于标识网络上的硬件资源,主要是IP地址
    ②URL:统一资源定位符,通过URL可以直接读取或写入网络上的数据
    ③Sockets:使用TCP协议实现的网络通信Socket相关的类
    ④Datagram:使用UDP协议,将数据保存在用户数据报中,通过网络进行通信。

    TCP编程:

    TCP协议是面向连接的、可靠的、有序的、以字节流的方式发送数据,通过三次握手方式建立连接,形成传输数据的通道,在连接中进行大量数据的传输

    Java中基于TCP协议实现网络通信的类有客户端的Socket类和服务器端的ServerSocket类
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    socket实现通信包括服务端和客户端

    服务器端:
    ① 创建ServerSocket对象,绑定监听端口,端口一般选择1024-65535的某个端口
    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相应信息
    ⑤ 关闭相关资源

    public class server {
        public static void main(String[] args){
            try {
                //1.创建一个serverSocket,绑定监听端口
                ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(8888);
                //2.调用accept()方法开始监听,等待客户端连接
                System.out.println("服务器即将启动 等待客户端连接");
                Socket socket=serverSocket.accept();
                //3.获取输入流,用来读取客户端发送的信息
                InputStream  is=socket.getInputStream();//字节输入流;
                InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);//将字节输入流转换为字符输入流
                BufferedReader br=new BufferedReader(isr);//为输入流添加缓冲
                //循环读取客户端提交的信息
                String info=null;
                while ((info=br.readLine())!=null){//循环读取
                    System.out.println("我是服务器,客户端说:"+info);
                    info=br.readLine();
                }
                //关闭输入流,防止造成阻塞
                socket.shutdownInput();
                //服务器向客户端进行响应
                //获取输出流,响应客户端的请求
                OutputStream os=socket.getOutputStream();
                PrintWriter pw=new PrintWriter(os);//包装为打印流
                pw.write("欢迎您!");
                pw.flush();//调用flush()方法刷新缓冲输出
                //关闭资源
                pw.close();
                os.close();
                br.close();
                isr.close();
                is.close();
                socket.close();
                serverSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    

    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响应的信息
    ④ 关闭相关资源

    public class client {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                //1.创建客户端Socket,指定服务器地址和端口
                Socket socket=new Socket("localhost", 8888);
                //2.获取输出流,向服务器端发送信息
                OutputStream os=socket.getOutputStream();//字节输出流
                PrintWriter pw=new PrintWriter(os);//将输出流包装为打印流
                pw.write("用户名:jinbin;密码:1997");
                pw.flush();
                socket.shutdownOutput();//关闭输出流
                //3.获取输入流,并读取服务器端的响应信息
                InputStream is=socket.getInputStream();
                //字节流包装为字符流
                BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
                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
                br.close();
                is.close();
                pw.close();
                os.close();
                socket.close();
            } catch (UnknownHostException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    

    下面我们来测试一下,需要先启动服务器端再启动客户端
    启动完服务器端会显示


    image.png

    下面来启动客户端
    启动完后客户端控制台会出现


    image.png

    再来看看服务器端的控制台信息


    image.png

    这样看来服务端和客户端都收到了信息,实现了通信

    上面只是实现了服务端对应一个客户端的效果,下面来实现服务端对应多个客户端,通过多线程来实现

    应用多线程实现服务器与多客户端之间的通信
    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

    服务器端线程处理类

    public class serverThread extends Thread{
        // 和本线程相关的Socket
        Socket socket = null;
    
        public serverThread(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }
    
        //线程执行的操作,响应客户端的请求
        @Override
        public void run(){
            InputStream is=null;
            InputStreamReader isr=null;
            BufferedReader br=null;
            OutputStream os=null;
            PrintWriter pw=null;
            try {
                //获取输入流,并读取客户端信息
                is = socket.getInputStream();
                isr = new InputStreamReader(is);
                br = new BufferedReader(isr);
                String info=null;
                while((info=br.readLine())!=null){//循环读取客户端的信息
                    System.out.println("我是服务器,客户端说:"+info);
                }
                socket.shutdownInput();//关闭输入流
                //获取输出流,响应客户端的请求
                os = socket.getOutputStream();
                pw = new PrintWriter(os);
                pw.write("欢迎您!");
                pw.flush();//调用flush()方法将缓冲输出
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally{
                //关闭资源
                try {
                    if(pw!=null) {
                        pw.close();
                    }
                    if(os!=null) {
                        os.close();
                    }
                    if(br!=null) {
                        br.close();
                    }
                    if(isr!=null) {
                        isr.close();
                    }
                    if(is!=null) {
                        is.close();
                    }
                    if(socket!=null) {
                        socket.close();
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    

    关闭资源为何要加一个判断条件:不为空 ???
    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。

    在服务器端需要进行循环的监听

    public class server {
        public static void main(String[] args){
            try {
                //1.创建一个服务器端Socket,即ServerSocket,指定绑定的端口,并监听此端口
                ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(8888);
                Socket socket=null;
                //记录客户端的数量
                int count=0;
                System.out.println("***服务器即将启动,等待客户端的连接***");
                //循环监听等待客户端的连接
                while(true){
                    //调用accept()方法开始监听,等待客户端的连接
                    socket=serverSocket.accept();
                    //创建一个新的线程
                    serverThread serverThread=new serverThread(socket);
                    //启动线程
                    serverThread.start();
                    count++;//统计客户端的数量
                    System.out.println("客户端的数量:"+count);
                    InetAddress address=socket.getInetAddress();
                    System.out.println("当前客户端的IP:"+address.getHostAddress());
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    

    客户端代码不用改
    下面来测试一下
    启动服务端,显示和之前的一样

    image.png
    下面启动一个客户端
    客户端收到的回复一样
    image.png
    看下服务端
    这里服务端并没有立刻关闭,在等待监听下一个
    image.png
    下面我改一下客户端socket的发送信息
    image.png
    再启动一次
    在服务端的控制台可以看到客户端数量是2,由于sockethost我依然是写localhost,所以IP依然是127.0.0.1
    image.png
    客户端的监听端口号不能随便改,不然服务端就监听不到了

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