Android的IPC机制（七）—— Socket的原理简析与使用

来源：互联网发布：windows原版aero主题编辑：程序博客网时间：2024/05/21 10:49

综述

　　在前面的几篇文章中，我们介绍了许多在Android中有关进程间通信的方式，但都是在一个设备上进行的进程间通信，而这时候我们两个应用在不同的设备上的时候，在这个时候我们就不能通过前方介绍的那些方法来解决了。但是我们通过网络进行通信来处理这个问题。今天就来介绍一下Android中网络通信的其中一种方式——Socket。Socket翻译为中文为套接字，而现在套接字也成为了操作系统中的一部分。下面我们就来看一下如何使用这个套接字的。

TCP/IP介绍

　　这里有一点需要说明一下，在Internet所使用的各种协议中，最重要的和最著名的就是TCP和IP两个协议。而我们现在经常提到的TCP/IP并不一定单指TCP和IP这两个具体的协议，而往往表示Internet所使用的整个TCP/IP协议族。

TCP/IP的体系结构

　　TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务，同时TCP/IP协议也允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行。TCP/IP协议是一个四层的体系结构，它包含应用层、传输层、网络层、网络接口层。在传输层中主要使用的有两种协议：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）。下面是TCP/IP体系结构示意图。
这里写图片描述

传输控制协议TCP

　　TCP是TCP/IP体系中非常复杂的一个协议，在这里我们简单看一下TCP协议的特点，对于TCP协议的详细内容，可以查看一些计算机网络的相关书籍。
1. TCP是面向连接传输协议，也就是说在我们的应用程序在使用TCP协议之前，必须先建立起TCP连接。在传送数据完毕后，必须释放已经建立的TCP连接。就像我们打电话一样，打电话之前首先需要拨号进行建立连接，等通话结束后再挂断释放连接。
2. 每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点的。
3. TCP提供了一个可靠交付的服务，也就是说通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，并且按序到达。
4. TCP提供全双工通信，它允许通信双方的应用进程在任何时候都能够发送数据。
5. TCP通信中是面向字节流的，其中的“流”指的是流入到进程或从进程流出的字节序列。

用户数据报协议UDP

　　用户数据报协议UDP只是在IP的数据服务上增加了很少的一点功能（复用、分用的功能以及差错检测的功能）。在这里简单说一下UDP的特点。
1. UDP是无连接，也就是在发送数据之前是不需要建立连接的，也就减少了开销和发送数据之间的延时。
2. UDP它只能是尽最大努力地交付，也就是不能够保证可靠交付。
3. UDP它是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，再添加首部后就向下交付给IP层。
4. UDP它没有拥塞控制，也就是说在网络出现拥塞的情况下不会使源主机的发送速率降低。
5. UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。

Socket在TCP/IP中的作用

　　Socket是工作于TCP/IP协议中应用层和传输层之间的一种抽象（不属于应用层也不属于传输层）。在Android系统中，它可以分为流套接字（streamsocket）和数据报套接字(datagramsocket)。而Socket中的流套接字将TCP协议作为其端对端协议，提供了一个可信赖的字节流服务；数据报套接字使用UDP协议，提供数据打包发送服务。
　　在网络编程的时候，我们经常把Socket作为应用进程和传输层协议之间的接口。在下面图中表示了这样一个概念。在图中我们假定了运输层使用的是TCP协议（如果使用的是UDP协议，情况也是类似的，只是UDP是无连接的通信的两端依然可以用两个套接字来标志）。并且现在套接字已经成为操作系统内核的一部分。
这里写图片描述
　　不过有一点我们要注意，在套接字以上的进程是受应用程序控制的，而在套接字以下的的传输层协议软件则是由计算机操作系统控制。因此，只要我们的应用程序使用TCP/IP协议进行通信，它就必须通过Socket与操作系统交互并请求服务。从这里可以看出来，我们对Socket以上的应用进程具有完全的控制，但对Socket以下的传输层却只有很少的控制。例如，我们可以选择传输层协议（TCP或UDP）和一些传输层的参数（如最大缓存空间和最大报文长度）。

Socket使用案例

　　在这里我们选择传输层协议为TCP协议，也就是我们将使用流套接字作为例子进行举例说明。现在我们现在做一个聊天室功能。在这里我们创建两个应用程序，分别运行在两个不同的设备上。首先看一下效果图。

演示

客户端代码

package com.example.ljd.socketclient;import android.annotation.SuppressLint;import android.os.Handler;import android.os.Message;import android.os.SystemClock;import android.support.v7.app.AppCompatActivity;import android.os.Bundle;import android.text.TextUtils;import android.view.View;import android.widget.EditText;import android.widget.LinearLayout;import android.widget.TextView;import android.widget.Toast;import java.io.BufferedReader;import java.io.BufferedWriter;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStreamWriter;import java.io.PrintWriter;import java.net.Socket;import java.sql.Date;import java.text.SimpleDateFormat;import butterknife.Bind;import butterknife.ButterKnife;import butterknife.OnClick;public class MainActivity extends AppCompatActivity{    private static final int RECEIVE_NEW_MESSAGE = 1;    private static final int SOCKET_CONNECT_SUCCESS = 2;    private static final int SOCKET_CONNECT_FAIL = 3;    @Bind(R.id.msg_edit_text)    EditText mMessageEditText;    @Bind(R.id.show_linear)    LinearLayout mShowLinear;    private PrintWriter mPrintWriter;    private Socket mClientSocket;    private boolean mIsConnectServer = false;    @SuppressLint("HandlerLeak")    private Handler mHandler = new Handler() {        @Override        public void handleMessage(Message msg) {            switch (msg.what) {                case RECEIVE_NEW_MESSAGE:                    TextView textView = new TextView(MainActivity.this);                    textView.setText((String)msg.obj);                    mShowLinear.addView(textView);                    break;                case SOCKET_CONNECT_SUCCESS:                    Toast.makeText(MainActivity.this,"连接服务端成功",Toast.LENGTH_SHORT).show();                    break;                case SOCKET_CONNECT_FAIL:                    Toast.makeText(MainActivity.this,"连接服务端失败，请重新尝试",Toast.LENGTH_SHORT).show();                    break;                default:                    break;            }        }    };    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);        ButterKnife.bind(this);    }    @Override    protected void onDestroy() {        ButterKnife.unbind(this);        disConnectServer();        super.onDestroy();    }    @OnClick({R.id.send_btn,R.id.connect_btn,R.id.disconnect_btn})    public void onClickButton(View v) {        switch (v.getId()){            case R.id.send_btn:                sendMessageToServer();                break;            case R.id.connect_btn:                new Thread() {                    @Override                    public void run() {                        connectServer();                    }                }.start();                break;            case R.id.disconnect_btn:                Toast.makeText(MainActivity.this,"已经断开连接",Toast.LENGTH_SHORT).show();                disConnectServer();                break;        }    }    private String getTime(long time) {        return new SimpleDateFormat("(HH:mm:ss)").format(new Date(time));    }    private void connectServer() {        if (mIsConnectServer)            return;        int count = 0;        while (mClientSocket == null) {            try {                mClientSocket = new Socket("10.10.14.160", 8088);                mPrintWriter = new PrintWriter(new BufferedWriter(                        new OutputStreamWriter(mClientSocket.getOutputStream())), true);                mIsConnectServer = true;                mHandler.obtainMessage(SOCKET_CONNECT_SUCCESS).sendToTarget();            } catch (IOException e) {                SystemClock.sleep(1000);                count++;                if (count == 5){                    mHandler.obtainMessage(SOCKET_CONNECT_FAIL).sendToTarget();                    return;                }            }        }        try {            // 接收服务器端的消息            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(                    mClientSocket.getInputStream()));            while (!MainActivity.this.isFinishing()) {                String msg = bufferedReader.readLine();                if (msg != null) {                    String time = getTime(System.currentTimeMillis());                    final String showedMsg = "server " + time + ":" + msg;                    mHandler.obtainMessage(RECEIVE_NEW_MESSAGE, showedMsg)                            .sendToTarget();                }            }            mPrintWriter.close();            bufferedReader.close();            mClientSocket.close();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }    private void disConnectServer(){        mIsConnectServer = false;        if (mClientSocket != null) {            try {                mClientSocket.shutdownInput();                mClientSocket.close();                mClientSocket = null;            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }    private void sendMessageToServer(){        if (!mIsConnectServer){            Toast.makeText(this,"没有连接上服务端，请重新连接",Toast.LENGTH_SHORT).show();            return;        }        final String msg = mMessageEditText.getText().toString();        if (!TextUtils.isEmpty(msg) && mPrintWriter != null) {            mPrintWriter.println(msg);            mMessageEditText.setText("");            String time = getTime(System.currentTimeMillis());            final String showedMsg = "client " + time + ":" + msg;            TextView textView = new TextView(this);            textView.setText(showedMsg);            mShowLinear.addView(textView);        }    }}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
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187

客户端布局代码

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"    android:layout_width="match_parent"    android:layout_height="match_parent"    android:orientation="vertical"    android:padding="5dp"    >    <ScrollView        android:layout_width="match_parent"        android:layout_height="0dp"        android:layout_weight="1" >        <LinearLayout            android:id="@+id/show_linear"            android:layout_width="match_parent"            android:layout_height="wrap_content"            android:orientation="vertical" >        </LinearLayout>    </ScrollView>    <LinearLayout        android:layout_width="match_parent"        android:layout_height="wrap_content"        android:orientation="horizontal">        <EditText            android:id="@+id/msg_edit_text"            android:layout_width="0dp"            android:layout_gravity="bottom"            android:layout_height="wrap_content"            android:layout_weight="1"            />        <Button            android:id="@+id/send_btn"            android:layout_width="wrap_content"            android:layout_height="wrap_content"            android:text="发送" />    </LinearLayout>    <LinearLayout        android:layout_width="match_parent"        android:layout_height="wrap_content"        android:orientation="horizontal">        <Button            android:id="@+id/connect_btn"            android:layout_width="0dp"            android:layout_weight="1"            android:layout_height="wrap_content"            android:text="连接"/>        <Button            android:id="@+id/disconnect_btn"            android:layout_width="0dp"            android:layout_weight="1"            android:layout_height="wrap_content"            android:text="断开连接"/>    </LinearLayout></LinearLayout>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
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59

服务端代码　

package com.example.ljd.socketserver;import android.os.Handler;import android.os.Message;import android.support.v7.app.AppCompatActivity;import android.os.Bundle;import android.text.TextUtils;import android.widget.EditText;import android.widget.LinearLayout;import android.widget.TextView;import java.io.BufferedReader;import java.io.BufferedWriter;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStreamWriter;import java.io.PrintWriter;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;import java.sql.Date;import java.text.SimpleDateFormat;import butterknife.Bind;import butterknife.ButterKnife;import butterknife.OnClick;public class MainActivity extends AppCompatActivity{    @Bind(R.id.show_linear)    LinearLayout mShowLinear;    @Bind(R.id.msg_edit_text)    EditText mMessageEditText;    private ServerSocket mServerSocket;    private PrintWriter mPrintWriter;    private Handler mHandler = new Handler() {        @Override        public void handleMessage(Message msg) {            if (msg.what == 0){                TextView textView = new TextView(MainActivity.this);                textView.setText((String)msg.obj);                mShowLinear.addView(textView);            }            super.handleMessage(msg);        }    };    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);        ButterKnife.bind(this);        try {            mServerSocket = new ServerSocket(8088);        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }        new Thread(new AcceptClient()).start();    }    @Override    public void onDestroy() {        ButterKnife.unbind(this);        if (mServerSocket != null){            try {                mServerSocket.close();                mServerSocket = null;            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }        super.onDestroy();    }    @OnClick(R.id.send_btn)    public void onClickButton() {        final String msg = mMessageEditText.getText().toString();        if (!TextUtils.isEmpty(msg) && mPrintWriter != null) {            //将消息写入到流中            mPrintWriter.println(msg);            mMessageEditText.setText("");            String time = getTime(System.currentTimeMillis());            final String showedMsg = "server " + time + ":" + msg;            TextView textView = new TextView(this);            textView.setText(showedMsg);            mShowLinear.addView(textView);        }    }    private String getTime(long time) {        return new SimpleDateFormat("(HH:mm:ss)").format(new Date(time));    }    class AcceptClient implements Runnable{        @Override        public void run() {            try {                Socket clientSocket = null;                while (clientSocket == null){                    clientSocket = mServerSocket.accept();                    mPrintWriter = new PrintWriter(new BufferedWriter(                            new OutputStreamWriter(clientSocket.getOutputStream())), true);                }                BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(                        clientSocket.getInputStream()));                while (!MainActivity.this.isFinishing()) {                    //读取客户端发来的消息                    String msg = bufferedReader.readLine();                    if (msg != null) {                        String time = getTime(System.currentTimeMillis());                        final String showedMsg = "client " + time + ":" + msg;                        mHandler.obtainMessage(0, showedMsg)                                .sendToTarget();                    }                }                bufferedReader.close();                clientSocket.close();                mPrintWriter.close();            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }}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
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129

服务端布局代码

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"    android:layout_width="match_parent"    android:layout_height="match_parent"    android:orientation="vertical"    android:padding="5dp"    >    <ScrollView        android:layout_width="match_parent"        android:layout_height="0dp"        android:layout_weight="1" >        <LinearLayout            android:id="@+id/show_linear"            android:layout_width="match_parent"            android:layout_height="wrap_content"            android:orientation="vertical" >        </LinearLayout>    </ScrollView>    <LinearLayout        android:layout_width="match_parent"        android:layout_height="wrap_content"        android:orientation="horizontal">        <EditText            android:id="@+id/msg_edit_text"            android:layout_width="0dp"            android:layout_gravity="bottom"            android:layout_height="wrap_content"            android:layout_weight="1"            />        <Button            android:id="@+id/send_btn"            android:layout_width="wrap_content"            android:layout_height="wrap_content"            android:text="发送" />    </LinearLayout></LinearLayout>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
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41

添加权限

　　在客户端与服务端应用中我们还需要添加一些权限

<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" /><uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />1
2

总结

　　在网络通信中我们除了socket我们最常用的还有一种方式那就是http通信，而http连接采用的是”请求—响应方式“，也就是说只有当客户端发出请求时，服务端才能够向客户端返回数据。在这里我们就不在详细介绍。对于Android的IPC机制就说到这里了，当然还有其他方式可以进行跨进程通信，我们可以自行研究了。

源码下载

阅读全文

0 0