Socket编程一实现简易的聊天功能以及文件传输

作者: 文淑 | 来源:发表于2017-02-21 21:31 被阅读797次

干程序是一件枯燥重复的事，每当感到内心浮躁的时候，我就会找小说来看。我从小就喜爱看武侠小说，一直有着武侠梦。从金庸，古龙，梁羽生系列到凤歌（昆仑），孙晓（英雄志）以及萧鼎的（诛仙）让我领略着不一样的江湖。

如果你有好看的武侠系列小说，给我留言哦。题外话就扯这么多了，接着还是上技术。

看看今天实现的功能效果图：

soc.gif

可以这里使用多台手机进行通讯，【凤歌】我采用的服务器发送消息。

是不是只有发送消息，有些显得太单调了。好，在发送消息的基础上增加文件传输。后期会增加视频，音频的传输，增加表情包。那一起来看看图文消息的效果图，带领大家一起来实现通讯的简易聊天功能。

soc.gif

需要解决的难点：

如何判断socket接收的数据是字符串还是流？

如果你已是一名老司机，还请留言给出宝贵意见。带着这个疑问我们接着往下看。

Socket概述

Socket我们称之为"套接字"，用于消息通知系统（如：激光推送），时事通讯系统（如：环信）等等。用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄。网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换，这个双向链路的一端称为一个Socket，一个Socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定（如：ServerSocket）。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。Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面，但是，Socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种，因此两者之间是没有必然联系的。在Java环境下，Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。

java.net包下有两个类：Socket和ServerSocket，基于TCP协议。

本文针对Socket和ServerSocket作主要讲解。

socket连接

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket ，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket。

套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。步骤如下：

服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求
客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。
连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

JDK Socket

在java.net包下有两个类：Socket和ServerSocket。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。接着了解下Socket和ServerSocket的构造方法。

Socket

Socket的构造方法：

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(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(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(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
Socket(SocketImpl impl); //使用用户指定的 SocketImpl 创建一个未连接 Socket

参数含义：

address 双向连接中另一方的IP地址
port 端口号
localPort 本地主机端口号
localAddr 本地机器地址
impl 是socket的父类，既可以用来创建serverSocket又可以用来创建Socket

注意：我们在选取端口号的时候需要特别注意，每一个端口提供一种特定的服务，只有给出正确的端口，才能获得相应的服务。0~1023的端口号为系统所保留，例如http服务的端口号为80,telnet服务的端口号为21,ftp服务的端口号为23。本文选取的端口号为30003

Socket的几个重要方法：

public InputStream getInputStream(); //方法获得网络连接输入，同时返回一个IutputStream对象实例
public OutputStream 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
public Socket accept(); //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。

对流的操作，操作完记得处理和关闭。以及对流异常的处理。

ServerSocket

ServerSocket的构造方法：

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

接着我们一起来看看案例。

发送和接收消息

首先来实现一个简单的案例，服务器端一直监听某个端口，等待客户端连接请求。客户端根据IP地址和端口号连接服务器端，接着客服端通过控制台向服务端发送消息，服务端接收到消息并且展示出来。下面来看看具体实现的步骤：

ClientSocket客服端：

        try {
            Socket socket = new Socket("173.1.1.121", 30004);

            //获取控制台输入的内容
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.print("请输入发送的字符串：");
            String str = bufferedReader.readLine();

            //给服务端发送消息
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
            printWriter.write(str + "\r\n");
            printWriter.flush();

            //关闭资源
            bufferedReader.close();
            printWriter.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

Socket两个参数分别是IP地址和端口号，可以通过以下代码获取IP地址：

     InetAddress ia = null;
     try {
         ia = ia.getLocalHost();
         String localname = ia.getHostName();
         String localip = ia.getHostAddress();
         System.out.println("本机名称是：" + localname);
         System.out.println("本机的ip是 ：" + localip);
     } catch (Exception e) {
         // TODO Auto-generated catch block
         e.printStackTrace();
     }

注意：关闭多余的网络适配，只保留当前的网络连接。关闭防火墙，安全软件。不然可能导致连接不上。

ServerSocket服务端：

        try {
            mServerSocket = new java.net.ServerSocket(30004);

            Socket socket = mServerSocket.accept();

            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

            String content = null;
            while ((content=bufferedReader.readLine() )!= null) {
                System.out.println("接收到客服端发来的消息：" +content);
            }

            //关闭连接
            bufferedReader.close();
            socket.close();

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

服务端和客服端的端口号必须保持一致。下面我们运行两个 java 程序看看效果：

soc.gif

可能有些童鞋还不知道，怎么在AndroidStudio下面运行java程序，请看下面截图：

soc

传输文件

Socket只能通过流去读取消息，传输文件需要解决文章开始提出的问题，如何判断socket接收的数据是字符串还是流？

定义协议

为了保证接收到的数据类型统一（数据是字符串还是流），需要定义协议。定义协议的方式有很多种：

发送一个握手信号。根据握手信号来确定发送的是字符串还是流
定义了Header（头）和Body（实体），头是固定大小的，用来告诉接收者数据的格式、用途、长度等信息，接收者根据Header来接受Body。
自定义协议

我这里采用的自定义协议，原理跟前面两种类似。我传输的是JSON数据，根据字段标识传输的是字符串还是流，接收者根据标识去解析数据即可。

协议的实体类（Transmission）：

    //文件名称
    public String fileName;

    //文件长度
    public long fileLength;

    //传输类型
    public int transmissionType;

    //传输内容
    public String content;

    //传输的长度
    public long transLength;

    //发送还是接受类型    1发送  2接收
    public int itemType = 1;

    //0 文本  1  图片
    public int showType;

根据字段transmissionType去标识传输（序列化）或接收（反序列化）的类型。传输的过程中始终都是以JSON的格式存在的。传输文件时需要把流转换成字符串（方式很多种我用的是Base64加密与解密）。

客户端（ClientThread）

客户端发送文件的代码如下：

    /**
     * 文件路径
     *
     * @param filePath
     */
    private void sendFile(String filePath) {
        FileInputStream fis = null;
        File file = new File(filePath);

        try {
            mSendHandler.sendEmptyMessage(Constants.PROGRESS);

            fis = new FileInputStream(file);

            Transmission trans = new Transmission();
            trans.transmissionType = Constants.TRANSFER_FILE;
            trans.fileName = file.getName();
            trans.fileLength = file.length();
            trans.transLength = 0;

            byte[] bytes = new byte[1024];
            int length = 0;
            while ((length = fis.read(bytes, 0, bytes.length)) != -1) {
                trans.transLength += length;
                trans.content = Base64Utils.encode(bytes);
                mPrintWriter.write(mGson.toJson(trans) + "\r\n");
                mPrintWriter.flush();
                
                //更新进度
                Message message = new Message();
                message.what = Constants.PROGRESS;
                message.obj = 100 * trans.transLength / trans.fileLength;
                mSendHandler.sendMessage(message);
            }
            fis.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
            if (fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e1) {
                    e1.printStackTrace();
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            mPrintWriter.close();
        }
    }

文章结尾处我会附上源码。

        trans.content = Base64Utils.encode(bytes);
        mPrintWriter.write(mGson.toJson(trans) + "\r\n");
        mPrintWriter.flush();

把字节流转换成字符串传输Base64Utils.encode(bytes)，接收方把字符串解析成字节流并写入文件。

注意：在Android程序中运行，记得添加网络文件读写的权限。

服务端（ServerThread）

服务端接收文件的代码如下：

       long fileLength = trans.fileLength;
       long transLength = trans.transLength;
       if (mCreateFile) {
           mCreateFile = false;
           fos = new FileOutputStream(new File("d:/" + trans.fileName));
       }
       byte[] b = Base64Utils.decode(trans.content.getBytes());
       fos.write(b, 0, b.length);
       System.out.println("接收文件进度" + 100 * transLength / fileLength + "%...");
       if (transLength == fileLength) {
           mCreateFile = true;
           fos.flush();
           fos.close();
       }

服务端接收到文件，并存储到了d盘。注意文件传输结束后关闭流。

源码地址

下载源码后，请先替换Constants类中HOST地址，然后运行MyServer的java程序，最后运行MainActivity的Android程序。

参考文章：

聊聊Socket、TCP/IP、HTTP、FTP及网络编程

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