JAVA教程 第八讲 Java网络编程（二）

8.3 基于Socket（套接字）的低层次Java网络编程

8.3.1 Socket通讯

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。Socket通常用来实现客户方和服务方的连接。Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面，一个Socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定。

在传统的UNIX环境下可以操作TCP/IP协议的接口不止Socket一个，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。

说Socket编程是低层次网络编程并不等于它功能不强大，恰恰相反，正因为层次低，Socket编程比基于URL的网络编程提供了更强大的功能和更灵活的控制，但是却要更复杂一些。由于Java本身的特殊性，Socket编程在Java中可能已经是层次最低的网络编程接口，在Java中要直接操作协议中更低的层次，需要使用Java的本地方法调用（JNI），在这里就不予讨论了。

8.3.2 Socket通讯的一般过

前面已经提到Socket通常用来实现C/S结构。

使用Socket进行Client/Server程序设计的一般连接过程是这样的：Server端Listen(监听)某个端口是否有连接请求，Client端向Server端发出Connect(连接)请求，Server端向Client端发回Accept（接受）消息。一个连接就建立起来了。Server端和Client端都可以通过Send，Write等方法与对方通信。

对于一个功能齐全的Socket，都要包含以下基本结构，其工作过程包含以下四个基本的步骤：

（1） 创建Socket；

（2） 打开连接到Socket的输入/出流；

（3） 按照一定的协议对Socket进行读/写操作；

（4） 关闭Socket.

第三步是程序员用来调用Socket和实现程序功能的关键步骤，其他三步在各种程序中基本相同。

以上4个步骤是针对TCP传输而言的，使用UDP进行传输时略有不同，在后面会有具体讲解。

8.3.3 创建Socket

java在包java.net中提供了两个类Socket和ServerSocket，分别用来表示双向连接的客户端和服务端。这是两个封装得非常好的类，使用很方便。其构造方法如下：

Socket(InetAddress address, int port);

Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);

Socket(String host, int prot);

Socket(String host, int prot, boolean stream);

Socket(SocketImpl impl)

Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)

Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort)

ServerSocket(int port);

ServerSocket(int port, int backlog);

ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)

其中address、host和port分别是双向连接中另一方的IP地址、主机名和端口号，stream指明socket是流socket还是数据报socket，localPort表示本地主机的端口号，localAddr和bindAddr是本地机器的地址（ServerSocket的主机地址），impl是socket的父类，既可以用来创建serverSocket又可以用来创建Socket。count则表示服务端所能支持的最大连接数。例如：

Socket client = new Socket('127.0.01.', 80);

ServerSocket server = new ServerSocket(80);

注意，在选择端口时，必须小心。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, 所以我们在选择端口号时，最好选择一个大于1023的数以防止发生冲突。

在创建socket时如果发生错误，将产生IOException，在程序中必须对之作出处理。所以在创建Socket或ServerSocket是必须捕获或抛出例外。

8.3.4 客户端的Socket

下面是一个典型的创建客户端Socket的过程。

　try{

　Socket socket=new Socket('127.0.0.1',4700);

　//127.0.0.1是TCP/IP协议中默认的本机地址

　}catch(IOException e){

　System.out.println('Error:'+e);

　}

这是最简单的在客户端创建一个Socket的一个小程序段，也是使用Socket进行网络通讯的第一步，程序相当简单，在这里不作过多解释了。在后面的程序中会用到该小程序段。

8.3.5 服务器端的ServerSocket

下面是一个典型的创建Server端ServerSocket的过程。

ServerSocket server=null;

try {

　server=new ServerSocket(4700);

　//创建一个ServerSocket在端口4700监听客户请求

}catch(IOException e){

　System.out.println('can not listen to :'+e);

}

Socket socket=null;

try {

socket=server.accept();

//accept()是一个阻塞的方法，一旦有客户请求，它就会返回一个Socket对象用于同客户进行交互

}catch(IOException e){

System.out.println('Error:'+e);

}

以上的程序是Server的典型工作模式，只不过在这里Server只能接收一个请求，接受完后Server就退出了。实际的应用中总是让它不停的循环接收，一旦有客户请求，Server总是会创建一个服务线程来服务新来的客户，而自己继续监听。程序中accept()是一个阻塞函数，所谓阻塞性方法就是说该方法被调用后，将等待客户的请求，直到有一个客户启动并请求连接到相同的端口，然后accept()返回一个对应于客户的socket。这时，客户方和服务方都建立了用于通信的socket，接下来就是由各个socket分别打开各自的输入/输出流。

8.3.6 打开输入/出流

类Socket提供了方法getInputStream ()和getOutStream()来得到对应的输入/输出流以进行读/写操作，这两个方法分别返回InputStream和OutputSteam类对象。为了便于读/写数据，我们可以在返回的输入/输出流对象上建立过滤流，如DataInputStream、DataOutputStream或PrintStream类对象，对于文本方式流对象，可以采用InputStreamReader和OutputStreamWriter、PrintWirter等处理。

例如：

PrintStream os=new PrintStream(new BufferedOutputStreem(socket.getOutputStream()));

DataInputStream is=new DataInputStream(socket.getInputStream());

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

BufferedReader in=new ButfferedReader(new InputSteramReader(Socket.getInputStream()));

输入输出流是网络编程的实质性部分，具体如何构造所需要的过滤流，要根据需要而定，能否运用自如主要看读者对Java中输入输出部分掌握如何。

8.3.7 关闭Socket

每一个Socket存在时，都将占用一定的资源，在Socket对象使用完毕时，要其关闭。关闭Socket可以调用Socket的Close（）方法。在关闭Socket之前，应将与Socket相关的所有的输入/输出流全部关闭，以释放所有的资源。而且要注意关闭的顺序，与Socket相关的所有的输入/输出该首先关闭，然后再关闭Socket。

os.close();

is.close();

socket.close();

尽管Java有自动回收机制，网络资源最终是会被释放的。但是为了有效的利用资源，建议读者按照合理的顺序主动释放资源。

8.3.8 简单的Client/Server程序设计

下面我们给出一个用Socket实现的客户和服务器交互的典型的C/S结构的演示程序，读者通过仔细阅读该程序，会对前面所讨论的各个概念有更深刻的认识。程序的意义请参考注释。

1. 客户端程序

import java.io.*;

import java.net.*;

public class TalkClient {

public static void main(String args[]) {

try{

Socket socket=new Socket('127.0.0.1',4700);

//向本机的4700端口发出客户请求

BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

//由系统标准输入设备构造BufferedReader对象

PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream());

//由Socket对象得到输出流，并构造PrintWriter对象

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

//由Socket对象得到输入流，并构造相应的BufferedReader对象

String readline;

readline=sin.readLine(); //从系统标准输入读入一字符串

while(!readline.equals('bye')){

//若从标准输入读入的字符串为 'bye'则停止循环

os.println(readline);

//将从系统标准输入读入的字符串输出到Server

os.flush();

//刷新输出流，使Server马上收到该字符串

System.out.println('Client:'+readline);

//在系统标准输出上打印读入的字符串

System.out.println('Server:'+is.readLine());

//从Server读入一字符串，并打印到标准输出上

readline=sin.readLine(); //从系统标准输入读入一字符串

} //继续循环

os.close(); //关闭Socket输出流

is.close(); //关闭Socket输入流

socket.close(); //关闭Socket

}catch(Exception e) {

System.out.println('Error'+e); //出错，则打印出错信息

}

}

}