Android App开发基础篇—Socket通信

    前言：离职闲置了半年，终于又开始上班了。重新工作的第一个项目就是Socket通信，虽然自己对Socket有一点点印象（读书的时候有过Java网络编程的课程），但是之前的工作中完全没接触过，于是，果断买了一本Android网络编程的书来开始学习。下面简单做一个学习笔记。

一、首先，看一下Socket和ServerSocket最基本的用法

1.1、在Eclipse上创建ServerSocket，代码如下：

public class Server{
    
public static void main(String[] args) {    try {        //获取ServerSocket实例，监听指定端口        ServerSocket server = new ServerSocket(8033);        System.out.println("服务端已启动，等待客户端连接...");        //accept()方法接收客户端的Socket连接请求，返回一个        //与客户端对应的Socket        Socket socket = server.accept();        System.out.println("客户端" + socket.getInetAddress() + "已连接...");        //获取Socket的输出流        OutputStream os = socket.getOutputStream();        //将输出流包装成PrintStream        PrintStream ps = new PrintStream(os);        //向客户端输出信息        ps.println("Hello客户端");        //关闭输出流        ps.close();        //关闭Socket        socket.close();    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    }}
}

1.2、编写Android客户端Socket程序，代码如下： 

import android.os.Bundle;import android.support.v7.app.AppCompatActivity;import android.util.Log;import android.view.View;import android.widget.Button;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.net.Socket;public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {    private static String TAG = "MainActivity";    //服务端的IP地址，依据每个人的实际情况而不同，例如    //笔者的服务端是在自己电脑上用Eclipse写的应用程序，    //因此此处IP地址是用ipconfig(windows系统下)命令查询    //到的电脑的IPv4地址    private static final String IP = "192.168.1.132";    //端口号，有效值0~65535，避免使用已被占用的端口号    private static final int PORT = 8033;    private String data = "this is from socket client";    private Socket socket;    private Button mBtnConn;    private Button mBtnSend;    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);        mBtnConn = (Button) findViewById(R.id.btn_connect);        mBtnSend = (Button) findViewById(R.id.btn_send);        mBtnConn.setOnClickListener(this);        mBtnSend.setOnClickListener(this);    }    @Override    public void onClick(View v) {        switch (v.getId()) {            case R.id.btn_connect:                //Android上不能将网络操作写在主线程，                //这里创建一个线程来执行Socket操作                new ClientThread().start();                break;            case R.id.btn_send:                break;        }    }    //执行Socket操作的线程    private class ClientThread extends Thread {        @Override        public void run() {            super.run();            try {                //获取Socket实例，通过指定的端口号向指定的IP地址Server发送连接请求                Socket socket = new Socket(IP, PORT);                //获取Socket输入流                InputStream is = socket.getInputStream();                //将Socket输入流包装成BufferedReader                BufferedReader buff = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));                //读取数据                String s = buff.readLine();                //打印信息                Log.e(TAG, "run: 服务端:" + s);                //关闭输入流                buff.close();                //关闭Socket                socket.close();            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }}

    以上便是Socket通信最基本的过程。在Eclipse上运行Server端程序，然后运行Android客户端APP，点击“连接”按钮，连接成功后，Server端直接向Client端发送信息，Client端接收到消息后通过log打印出来。通信结束后双方都关闭各自的IO流和Socket连接。这里只是一个简单的例子，但实际应用中不会这么简单，通常都需要Server端和Client端都具备接收消息和发送消息的功能。因此，接下来需要修改一下程序。

二、Socket通信Server端和Client端互发信息

2.1、在Eclipse中书写Server端代码如下：

import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.PrintStream;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;import javax.swing.JButton;import javax.swing.JTextArea;    public class Server implements ActionListener {        private JButton sendButton;        private Window window;        private ServerSocket serverSocket;        private JTextArea jTextArea;        private Socket mCurrentSocket;        public Server() {            // 为了操作方便，这里写一个Java应用程序窗口            window = new Window("服务端");            // 获取一个按钮            sendButton = window.getSendButton();            // 给按钮设置事件监听            sendButton.addActionListener(this);            // 获取一个文本显示区            jTextArea = window.getJTextArea();            try {                // 获取ServerSocket实例，开启端口监听                serverSocket = new ServerSocket(8033);                System.out.println("服务端已启动，等待客户端连接...");                jTextArea.append("服务端已启动，等待客户端连接...\n");                // 使用while循环实现持续监听客户端Socket连接请求                while (true) {                    // accept()方法接收客户端Socket连接请求，产生一个与客户端对应                    // 的Socket                    Socket socket = serverSocket.accept();                    //这里用一个全局变量mCurrentSocket来记录当前正在与服务端互动的                    //的客户端Socket，即最新连接Server端，或者最近一次向Server端发送                    //消息的客户端Socket，服务端发送的消息会被该客户端接收                    mCurrentSocket = socket;                    System.out.println("客户端" + socket.getInetAddress() + "已连接...");                    jTextArea.append("客户端：" + socket.getInetAddress() + "已连接...\n");                    //每有一个客户端Socket接入，就开启一个线程单独监听来自该客户端的消息的输入                    new Thread(new Runnable() {                        @Override                        public void run() {                            // 当一个客户端Socket连接成功时，开启一个while循环                            // 用于持续监听客户端的消息输入                            while (true) {                                if(!socket.isClosed()) {                                    // 读取客户端发送的消息                                    readMessage(socket);                                }                            }                        }                    }).start();                }            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }        // main方法是Java程序启动的入口        public static void main(String[] args) {            new Server();        }        private void readMessage(Socket socket) {            //记录最近一次向服务端发送消息的客户端Socket，服务端发送            //的消息将被该客户端接收            mCurrentSocket=socket;            try {                // 获取客户端Socket输入流                InputStream is = socket.getInputStream();                // 将输入流包装成BufferedReader                BufferedReader buff = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));                // 读取数据                String readLine = buff.readLine();                System.out.println("来自客户端：" + readLine);                jTextArea.append("来自客户端：" + readLine + "\n");            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();                try {                    socket.close();                } catch (IOException e1) {                    e1.printStackTrace();                }            }        }        @Override        public void actionPerformed(ActionEvent arg0) {            sendMessage();        }        private void sendMessage() {            try {                // 将Socket对应的输出流包装成PrintStream                PrintStream ps = new PrintStream(mCurrentSocket.getOutputStream());                // 进行普通IO操作，向客户端输出信息                ps.println("Hello客户端");            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }

2.2、Android客户端代码如下：

import android.os.Bundle;import android.support.v7.app.AppCompatActivity;import android.view.View;import android.widget.Button;import android.widget.TextView;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStream;import java.io.PrintStream;import java.net.Socket;public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {    private static String TAG = "MainActivity";    private static final String IP = "192.168.1.132";    private static final int PORT = 8033;    private String data = "this is from socket client";    private Button mBtnConn;    private Button mBtnSend;    private TextView mMessageTv;    private Socket mSocket;    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);        mMessageTv = (TextView) findViewById(R.id.message_tv);        mBtnConn = (Button) findViewById(R.id.btn_connect);        mBtnSend = (Button) findViewById(R.id.btn_send);        mBtnConn.setOnClickListener(this);        mBtnSend.setOnClickListener(this);    }    @Override    public void onClick(View v) {        switch (v.getId()) {            case R.id.btn_connect:                //Android上不能将网络操作写在主线程，                //这里创建一个线程来执行Socket操作                new ConnectThread().start();                break;            case R.id.btn_send:                new SendDataThread().start();                break;        }    }    //执行Socket连接操作的线程    private class ConnectThread extends Thread {        @Override        public void run() {            super.run();            try {                //获取Socket实例，通过指定的端口号向指定的IP地址Server发送连接请求                mSocket = new Socket(IP, PORT);                if (mSocket != null) {                    //获取Socket输入流                    InputStream is = mSocket.getInputStream();                    //将Socket输入流包装成BufferedReader                    BufferedReader buff = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));                    //连接成功以后，开启一个while循环来持续监听服务端的消息输入                    while (true) {                        final String s = buff.readLine();                        //将获取到的信息显示在TextView上，子线程中不能更新UI，这里直接用                        //runOnUiThread来做                        runOnUiThread(new Runnable() {                            @Override                            public void run() {                                mMessageTv.append("来自服务端：" + s + "\n");                            }                        });                    }                }            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }    private class SendDataThread extends Thread {        @Override        public void run() {            super.run();            if (mSocket != null) {                try {                    OutputStream os = mSocket.getOutputStream();                    PrintStream ps = new PrintStream(os);                    ps.println(data);                } catch (IOException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }    }}

    好了，上面的代码已经可以实现Socket服务端和客户端互相收发消息的通信 了。燃鹅，问题还没有结束。相信熟悉的同学马上就会发现了，上面的程序有问题，有BUG。那么，问题在哪里呢？很简单，我们多启动一个客户端，然后两个客户端分别与服务端互发消息，问题马上就出现 了。尝试过后发现，如果启动了两个客户端，服务端只能向其中一个客户端发送消息，而两个客户端也只有其中一个能向服务端发送消息。并且当两个客户端分别都执行了向客户端发消息的操作后，原本能向服务端发送消息的客户端再发消息时，服务端接收到的却是空数据。这里出现问题的原因，由于作者目前水平有限，暂时无法解释清楚。只是根据书本的说法，这里我们需要开启多线程。因此，下面我们继续对代码进行修改。修改的地方主要在服务端，将读取客户端消息的代码放到一个线程里面。即将上面服务端代码中的

// 当一个客户端Socket连接成功时，开启一个while循环// 用于持续监听客户端的消息输入while(true){    // 读取客户端发送的消息    readMessage(socket);}

部分放入一个线程中去执行。修改如下：

new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {        // 当一个客户端Socket连接成功时，开启一个while循环        // 用于持续监听客户端的消息输入        while (true) {        // 读取客户端发送的消息        readMessage(socket);        }     }}).start();

    好了，现在服务端可以同时跟多个客户端正常通信了。然而，现在的程序虽然可以运行，也能实现功能，达到效果，但是还是存在一些问题的。这也是本人目前水平的局限，这里就暂且把问题留下，当做今后学习的方向之一。

最后贴上程序中用到的用于创建Java应用程序窗口的Window类

import java.awt.Color;import java.awt.Dimension;import java.awt.FlowLayout;import javax.swing.JButton;import javax.swing.JFrame;import javax.swing.JTextArea;import javax.swing.JTextField;    public class Window extends JFrame {        /**         * 窗口类 定义客户端和服务器端的窗口         */        private static final long serialVersionUID = 2L;        private String windowName;        private JFrame myWindow;        private JTextArea area;        private JTextField field;        private JButton btnSend;        private JButton btnSendAll;        public Window(String windowName) {            this.windowName = windowName;            myWindow = new JFrame(windowName);            myWindow.setLayout(new FlowLayout());            myWindow.setSize(new Dimension(500, 300));            // 不能改变窗口大小            myWindow.setResizable(false);            area = new JTextArea();            field = new JTextField();            btnSend = new JButton("Send");            btnSendAll = new JButton("Send To All");            // 设置field的大小            field.setPreferredSize(new Dimension(300, 30));            myWindow.add(field);            myWindow.add(btnSend);            myWindow.add(btnSendAll);            myWindow.add(area);            // 改变area的大小            area.setPreferredSize(new Dimension(470, 210));            area.setBackground(Color.PINK);            area.setEditable(false);            // 设置窗口显示在电脑屏幕的某区域            myWindow.setLocation(400, 200);            myWindow.setVisible(true);            // 点击关闭按钮时触发该方法            closeMyWindow();        }        /**         * 方法名：closeMyWindow()         *         * @param         * @return 功能：当用户点击关闭按钮时，退出并且关闭该窗口         */        private void closeMyWindow() {            myWindow.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);        }        /**         * 方法名：getFieldText()         *         * @param         * @return string 功能：获取窗口的TextField中的字符串         */        public String getFieldText() {            return field.getText().toString();        }        /**         * 方法名：getSendButton()         *         * @param         * @return JButton 功能：获得该窗口中的按钮         */        public JButton getSendButton() {            return btnSend;        }        /**         * 方法名：getSendAllButton()         *         * @param         * @return JButton 功能：获得该窗口中的按钮         */        public JButton getSendAllButton() {            return btnSendAll;        }        /**         * 方法名：getJTextArea()         *         * @param         * @return JTextArea 功能：返回窗口中的JTextArea         */        public JTextArea getJTextArea() {            return area;        }        /**         * 方法名：getTextField()         *         * @param         * @return JTextField 功能：获得窗口中的textfield         */        public JTextField getTextField() {            return field;        }    }

    后记：Android 开发中的Socket通信主要用到了Java API中java.net中的两个类Socket和ServerSocket，分别用来表示Socket连接的客户端和服务端。Socket通信的过程大致可描述为：（1）Server端运行一个SocketServer程序，监听设备上指定的端口；（2）Client端通过指定的Server端的IP地址和端口号，向Server端发起连接请求；（3）Server端向Client发回Accept（接收）消息，Socket连接建立；（4）Server端和Client端开始通信。