Java Socket编程和TCP/IP协议

Socket编程

一、网络基础知识

1、两台计算机间进行通讯需要以下三个条件： 
IP地址、协议、端口号

2、TCP/IP协议： 
是目前世界上应用最为广泛的协议，是以TCP和IP为基础的不同层次上多个协议的集合，也成TCP/IP协议族、或TCP/IP协议栈 
TCP：Transmission Control Protocol 传输控制协议 
IP：Internet Protocol 互联网协议

3、TCP/IP五层模型 
应用层：HTTP、FTP、SMTP、Telnet等 
传输层：TCP、UDP 
网络层：IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP 
数据链路层：SLIP，CSLIP，PPP，MTU 
物理层：网线、双绞线、网卡等 

4、IP地址 
为实现网络中不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有一个唯一的标识—IP地址。 
32位二进制

5、端口 
区分一台主机的多个不同应用程序，端口号范围为0-65535，其中0-1023位为系统保留。 
如：HTTP：80 FTP：21 Telnet：23 
IP地址+端口号组成了所谓的Socket，Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的终结点，是TCP和UDP的基础

6、Socket套接字： 
网络上具有唯一标识的IP地址和端口组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。 
Socket原理机制： 
通信的两端都有Socket 
网络通信其实就是Socket间的通信 
数据在两个Socket间通过IO传输

7、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： 
InetAddress:用于标识网络上的硬件资源，主要是IP地址 
URL：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 
Sockets：使用TCP协议实现的网络通信Socket相关的类 
Datagram: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

1、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，效率会稍低

2、Java中基于TCP协议实现网络通信的类 
客户端的Socket类 
服务器端的ServerSocket类

3、Socket通信的步骤 
① 创建ServerSocket和Socket 
② 打开连接到Socket的输入/输出流 
③ 按照协议对Socket进行读/写操作 
④ 关闭输入输出流、关闭Socket

4、服务器端： 
① 创建ServerSocket对象，绑定监听端口 
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乡音信息 
⑤ 关闭相关资源

1 /** 2  * 基于TCP协议的Socket通信，实现用户登录，服务端 3 */ 4 //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 5 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);//1024-65535的某个端口 6 //2、调用accept()方法开始监听，等待客户端的连接 7 Socket socket = serverSocket.accept(); 8 //3、获取输入流，并读取客户端信息 9 InputStream is = socket.getInputStream();10 InputStreamReader isr =newInputStreamReader(is);11 BufferedReader br =newBufferedReader(isr);12 String info =null;13 while((info=br.readLine())!=null){14 System.out.println("我是服务器，客户端说："+info)；15 }16 socket.shutdownInput();//关闭输入流17 //4、获取输出流，响应客户端的请求18 OutputStream os = socket.getOutputStream();19 PrintWriter pw = new PrintWriter(os);20 pw.write("欢迎您！");21 pw.flush();22 23 24 //5、关闭资源25 pw.close();26 os.close();27 br.close();28 isr.close();29 is.close();30 socket.close();31 serverSocket.close();
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

5、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，通过输出流想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 关闭响应资源

//客户端 2 //1、创建客户端Socket，指定服务器地址和端口 3 Socket socket =newSocket("localhost",10086); 4 //2、获取输出流，向服务器端发送信息 5 OutputStream os = socket.getOutputStream();//字节输出流 6 PrintWriter pw =newPrintWriter(os);//将输出流包装成打印流 7 pw.write("用户名：admin；密码：123"); 8 pw.flush(); 9 socket.shutdownOutput();10 //3、获取输入流，并读取服务器端的响应信息11 InputStream is = socket.getInputStream();12 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));13 String info = null;14 while((info=br.readLine())!null){15  System.out.println("我是客户端，服务器说："+info);16 }17 18 //4、关闭资源19 br.close();20 is.close();21 pw.close();22 os.close();23 socket.close();
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

6、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 服务器端接受苦读段请求，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

//服务器线程处理 2 //和本线程相关的socket 3 Socket socket =null; 4 // 5 public serverThread(Socket socket){ 6 this.socket = socket; 7 } 8  9 publicvoid run(){10 //服务器处理代码11 }12 13 //============================================14 //服务器代码15 ServerSocket serverSocket =newServerSocket(10086);16 Socket socket =null;17 int count =0;//记录客户端的数量18 while(true){19 socket = serverScoket.accept();20 ServerThread serverThread =newServerThread(socket);21  serverThread.start();22  count++;23 System.out.println("客户端连接的数量："+count);24 }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

UDP编程

UDP协议（用户数据报协议）是无连接的、不可靠的、无序的,速度快 
进行数据传输时，首先将要传输的数据定义成数据报（Datagram），大小限制在64k，在数据报中指明数据索要达到的Socket（主机地址和端口号），然后再将数据报发送出去

DatagramPacket类:表示数据报包 
DatagramSocket类：进行端到端通信的类 
1、服务器端实现步骤 
① 创建DatagramSocket，指定端口号 
② 创建DatagramPacket 
③ 接受客户端发送的数据信息 
④ 读取数据

//服务器端，实现基于UDP的用户登录 2 //1、创建服务器端DatagramSocket，指定端口 3 DatagramSocket socket =new datagramSocket(10010); 4 //2、创建数据报，用于接受客户端发送的数据 5 byte[] data =newbyte[1024];// 6 DatagramPacket packet =newDatagramPacket(data,data.length); 7 //3、接受客户端发送的数据 8 socket.receive(packet);//此方法在接受数据报之前会一致阻塞 9 //4、读取数据10 String info =newString(data,o,data.length);11 System.out.println("我是服务器，客户端告诉我"+info);12 13 14 //=========================================================15 //向客户端响应数据16 //1、定义客户端的地址、端口号、数据17 InetAddress address = packet.getAddress();18 int port = packet.getPort();19 byte[] data2 = "欢迎您！".geyBytes();20 //2、创建数据报，包含响应的数据信息21 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length,address,port);22 //3、响应客户端23 socket.send(packet2);24 //4、关闭资源25 socket.close();
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

2、客户端实现步骤 
① 定义发送信息 
② 创建DatagramPacket，包含将要发送的信息 
③ 创建DatagramSocket 
④ 发送数据

//客户端 2 //1、定义服务器的地址、端口号、数据 3 InetAddress address =InetAddress.getByName("localhost"); 4 int port =10010; 5 byte[] data ="用户名：admin;密码：123".getBytes(); 6 //2、创建数据报，包含发送的数据信息 7 DatagramPacket packet = newDatagramPacket(data,data,length,address,port); 8 //3、创建DatagramSocket对象 9 DatagramSocket socket =newDatagramSocket();10 //4、向服务器发送数据11 socket.send(packet);12 13 14 //接受服务器端响应数据15 //======================================16 //1、创建数据报，用于接受服务器端响应数据17 byte[] data2 = new byte[1024];18 DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length);19 //2、接受服务器响应的数据20 socket.receive(packet2);21 String raply = new String(data2,0,packet2.getLenth());22 System.out.println("我是客户端，服务器说："+reply);23 //4、关闭资源24 socket.close();