Java套接字(Socket)网络编程入门

前端技术 2023/08/10 Java

网络应用模式主要有：

  • 主机/终端模式：集中计算，集中管理；
  • 客户机/服务器（Client/Server,简称C/S）模式：分布计算，分布管理；
  • 浏览器/服务器模式：利用Internet跨平台。

www（万维网）就是建立在客户机/服务器模式上，以HTML语言和HTTP协议为基础，能够提供各种Internet服务的信息浏览系统。网络信息放在主机的不同位置，www服务器利用超文本链路链接各项信息。www客户机（浏览器Brower）负责与服务器建立联系，向服务器发送请求，处理HTML超媒体，提供图形用户界面（GUI），显示信息等。

在客户机/服务器工作模式中，在Server端，要准备接受多个Client端计算机的通信。为此，除用IP地址标识Internet上的计算机之外，另还引入端口号，用端口号标识正在Server端后台服务的线程。端口号与IP地址的组合称为网络套接字（socket）。

Java语言在实现C/S模式中，套接字分为两类：

  1. 在Server端，ServerSocket类支持底层的网络通信；
  2. 在Client端，Socket类支持网络的底层通信。

Server机通过端口（总线I/O地址）提供面向Client机的服务；Server机在它的几个不同端口分别同时提供几种不同的服务。Client接入Server的某一端口，通过这个端口提请Server机为其服务。规定：端口号0~1023供系统专用。例如，HTTP协议在端口80，telnet协议在端口23。端口1024~65535供应用程序使用。

当Client程序和Server程序需要通信时，可以用Socket类建立套接字连接。套接字连接可想象为一个电话呼叫：最初是Client程序建立呼叫，Server程序监听；呼叫完成后，任何一方都可以随时讲话。

双方实现通信有流式socket和数据报式socket两种可选方式：

  1. 流式socket是有连接的通信，即TCP(Transmission Control Protocol)：每次通信前建立连接，通信结束后断开连接。特点是可以保证传输的正确性、可靠性。
  2. 数据报式socket是无连接的通信，即UDP(User Datagram Protocol)：将欲传输的数据分成 小包，直接上网发送。无需建立连接和拆除连接，速度快，但无可靠保证。

流式socket在Client程序和Server程序间建立通信的通道。每个socket可以进行读和写两种操作。对于任一端，与对方的通信会话过程是：
建立socket连接，获得输入/输出流，读数据/写数据，通信完成后关闭socket（拆除连接）。

利用socket的构造方法，可以在客户端建立到服务器的套接字对象：
    Socket(String host,int port)：host是服务器的IP地址，port是端口号，这些是预先约定的。
例如，代码：

  try{
    Socket mySocket = new Socket(“http://www.weixueyuan.net” ,1860);
  }catch(IOException e){}


然后，用getInputStream()方法获得输入流，用这个输入流读取服务器放入“线路”的信息；用getOutputStream()方法获得输出流，用这个输出流将信息写入“线路”。

利用ServerSocket的构造方法可以在服务器建立接受客户套接字的服务器套接字对象：
    ServerSocket(int port)：指定端口号，创建一个ServerSocket对象。端口号port要与客户呼叫的端口号相同。为此，用以下形式代码：

  try{
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(1860);
  }catch(IOException e){}


服务器端程序在指定的端口监听，当收到Client程序发出的服务请求时，创建一个套接字对象与该端口对应的Client程序通信。例如，执行上述建立服务器套接字对象的代码，确立了对象serverSocket后，就可能它使用accept()方法，得到Socket对象，接收Client程序来自套接字mySocket的信息。如以下代码所示：

  try{
    Socket sc = serverSocket.accept();//ac是一个Socket对象
  }catch(IOException e){}


要撤销服务，可以关闭Socket对象sc：

  sc.close();

【例】C/S模式中的Client端应用程序。这是一个Client端的流式Socket通信的简单实例，代码说明Client端程序的编写方法。例中，Client程序向服务器主机的端口4441提出请求，连接建立后完成对服务器的读写。

import java.io.*;
import java.net.*;
public class Client{
  public static void main(String args[]){
    String s = null;Socket mySocket;
    DataInputStream in = null;DataOutputStream out = null;
    try{
      mySocket = new Socket(“localhost”,4441);
      in = new DataInputStream(mySocket.getInputStream());
      out = new DataOutputStream(mySocket.getOutputStream());
      out.writeUTF(“good server!”);
      while(true){
        s = in.readUTF();
        if(s==null) break;
        else System.out.println(s);
      }
      mySocket.close();
    }catch(IOException e){
      System.out.println(“can\'t connect”);
    }
  }
}

【例】与Client端应用程序对应的Server端应用程序。程序在4441端口监听，当检测到有客户机请求时，产生一个内为“客户，你好，我是服务器”的字符串输出到客户端。

import java.io.*;import java.net.*;
public class Server{
  public static void main(String args[]){
    ServerSocket server = null;
    Socket you = null;String s = null;
    DataOutputStream out = null;
    DataInputStream in = null;
    try{
      server = new ServerSocket(4441);
    }catch(IOException e1){
      system.out.println(“ERROR:” +e1);
    }
    try{
      you = server.accept();
      in = new DataInputStream(you.getInputStream());
      out = new DataOutputStream(you. getOutputStream());
      while(true){
        s = in.readUTF();
        if(s!=null) break;
      }
      out.writeUTF(“客户，你好，我是服务器”);
      out.close();
    }
    catch(IOException e){System.out.println(“ERROR:”+e);}
  }
}

为了充分发挥计算机的平行工作能力，可以把套接字连接工作让一个线程完成。当客户端要请求服务器给予服务，或当服务器端接收到一个客户的服务请求，就启动一个专门完成信息通信的线程，在该线程中创建输入输出流，并完成客户端与服务器端的信息交流。

【例】 将套接字连接工作置于线程的客户端小应用程序。界面在有一个发送信息按纽、一个文本框和一个文本区。客户端应用程序首先与服务器建立套接字连接。使用数据输入流in反复读取服务器放入线路里的信息，将收到的信息在文本区中显示。婐志取的信息是“结束”，则关闭套接字连接，并结束程序。用户也可在文本框输入信息，并按发送信息按钮，则客户端程序利用数据输出流out,将文本框中的内容发送给服务器。

import java.net.*;
import java.io.*;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.event.*;
import java.applet.*;
public class Aclient extends Applet implements Runnable,ActionListener{
  JButton button; JTextField textF; JTextArea textA;
  Socket socket; Thread thread;
  DataInputStream in; DataOutputStream out;
  public void init(){
    setBackground(new Color(120,153,137));
    setLayout(new BorderLayout());
    Button = new JButton(“发送信息”);
    textF = new JTextField(20);
    textA = new JTextArea(20,30);
    setSize(450,350);
    JPanel p = new JPanel();
    p.add(textF); p.add(button);
    add(textA,”Center”); add(p,”South”);
    button.addActionListener(this);
  }
  public void start(){
    try{
      socket = new Socket(this.getCodeBase().getHost(),4441);
      in = new DataInputStream(socket.getInputStream());
      out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
    }catch(IOException e){}
    if(thread==null){
      thread = new Thread(this);
      thread.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
      thread.start();
    }
  }
  public void run(){
    String s = null;
    while(true){
      try{
        s = in.readUTF();
      }catch(IOException e){}
      if(s.equals(“结束”)){
        try{
          socket.close();break;
        }catch(IOException e){}
      }else texA.append(s + “\\n”);
    }
  }
  public void actionPerformed(ActionEvent e){
    if(e.getSource()==button){
      String s = textF.getText();
      if(s! = null){
        try{
          out.writeUTF(s);
        }catch(IOException e1){}
      }
      else{
        try{
          out.writeUTF(“请说话”);
        }
        catch(IOException e1){}
      }
    }
  }
}

【例】程序以端4441建立与客户端的套接字连接，服务器端收到客户端的申请后，以客户的套接字建立一个线程，并启动。如果没有客户申请，则继续监听客户的申请。线程按客户的套接字建立输入数据流in和输数据流out。线程利用in读取客户放入线路里的信息。如果接受的信息是“结束”，则服务器回复“结束”后关闭套接字连接；否则回复：“我是服务器你对我说“，以及服务器接收到的信息。

import java.net.*;
import java.io.*;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.event.*;
import java.applet.*;
public class Aclient extends Applet implements Runnable,ActionListener{
  JButton button; JTextField textF; JTextArea textA;
  Socket socket; Thread thread;
  DataInputStream in; DataOutputStream out;
  public void init(){
    setBackground(new Color(120,153,137));
    setLayout(new BorderLayout());
    Button = new JButton(“发送信息”);
    textF = new JTextField(20);
    textA = new JTextArea(20,30);
    setSize(450,350);
    JPanel p = new JPanel();
    p.add(textF); p.add(button);
    add(textA,”Center”); add(p,”South”);
    button.addActionListener(this);
  }
  public void start(){
    try{
      socket = new Socket(this.getCodeBase().getHost(),4441);
      in = new DataInputStream(socket.getInputStream());
      out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
    }catch(IOException e){}
    if(thread==null){
      thread = new Thread(this);
      thread.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
      thread.start();
    }
  }
  public void run(){
    String s = null;
    while(true){
       try{
        s = in.readUTF();
      }catch(IOException e){}
      if(s.equals(“结束”)){
        try{
          socket.close();break;
        }catch(IOException e){}
      }else texA.append(s + “\\n”);
    }
  }
  public void actionPerformed(ActionEvent e){
    if(e.getSource()==button){
      String s = textF.getText();
      if(s! = null){
        try{
          out.writeUTF(s);
        }catch(IOException e1){}
      }
      else{
        try{
          out.writeUTF(“请说话”);
        }catch(IOException e1){}
      }
    }
  }
}

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