Java socket 分析2--Socket网络编程应用

1 Socket编程说明及简单应用

 

1，什么是Socket

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。

但是，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。

2，Socket通讯的过程

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.（在实际应用中，并未使用到显示的close，虽然很多文章都推荐如此，不过在我的程序中，可能因为程序本身比较简单，要求不高，所以并未造成什么影响。）

3，创建Socket

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。

4，简单的Client/Server程序

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

　　　　　　}

　　}

}

　2. 服务器端程序

　　import java.io.*;

　　import java.net.*;

　　import java.applet.Applet;

　　public class TalkServer{

　　　　public static void main(String args[]) {

　　　　　　try{

　　　　　　　　ServerSocket server=null;

　　　　　　　　try{

　　　　　　　　　　server=new ServerSocket(4700);

　　　　　　　　//创建一个ServerSocket在端口4700监听客户请求

　　　　　　　　}catch(Exception e) {

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

　　　　　　　　//出错，打印出错信息

　　　　　　　　}

　　　　　　　　Socket socket=null;

　　　　　　　　try{

　　　　　　　　　　socket=server.accept();

　　　　　　　　　　//使用accept()阻塞等待客户请求，有客户

　　　　　　　　　　//请求到来则产生一个Socket对象，并继续执行

　　　　　　　　}catch(Exception e) {

　　　　　　　　　　System.out.println("Error."+e);

　　　　　　　　　　//出错，打印出错信息

　　　　　　　　}

　　　　　　　　String line;

　　　　　　　　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

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

　　　　　　　　　//由Socket对象得到输出流，并构造PrintWriter对象

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

　　　　　　　　　//由系统标准输入设备构造BufferedReader对象

　　　　　　　　System.out.println("Client:"+is.readLine());

　　　　　　　　//在标准输出上打印从客户端读入的字符串

　　　　　　　　line=sin.readLine();

　　　　　　　　//从标准输入读入一字符串

　　　　　　　　while(!line.equals("bye")){

　　　　　　　　//如果该字符串为 "bye"，则停止循环

　　　　　　　　　　os.println(line);

　　　　　　　　　　//向客户端输出该字符串

　　　　　　　　　　os.flush();

　　　　　　　　　　//刷新输出流，使Client马上收到该字符串

　　　　　　　　　　System.out.println("Server:"+line);

　　　　　　　　　　//在系统标准输出上打印读入的字符串

　　　　　　　　　　System.out.println("Client:"+is.readLine());

　　　　　　　　　　//从Client读入一字符串，并打印到标准输出上

　　　　　　　　　　line=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

　　　　　　　　server.close(); //关闭ServerSocket

　　　　　　}catch(Exception e){

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

　　　　　　　　//出错，打印出错信息

　　　　　　}

　　　　}

　　}

2 多线程通信

1）多个客户同时连接—例子1

在实际的网络环境里，同一时间只对一个用户服务是不可行的。一个优秀的网络服务程序除了能处理用户的输入信息，还必须能够同时响应多个客户端的连接请求。在java中，实现以上功能特点是非常容易的。

设计原理：

主程序监听一端口，等待客户接入；同时构造一个线程类，准备接管会话。当一个Socket会话产生后，将这个会话交给线程处理，然后主程序继续监听。运用Thread类或Runnable接口来实现是不错的办法。

import java.io.*;

import java.net.*;

public class Server extends ServerSocket

{

private static final int SERVER_PORT = 10000;

public Server() throws IOException

{

super(SERVER_PORT);

try

{

while (true)

{

Socket socket = accept();

new CreateServerThread(socket);

}

}

catch (IOException e)

{}

finally

{

close();

}

}

//--- CreateServerThread

class CreateServerThread extends Thread

{

private Socket client;

private BufferedReader in;

private PrintWriter out;

public CreateServerThread(Socket s) throws IOException

{

client = s;

in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream(), "GB2312"));

out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);

out.println("--- Welcome ---");

start();

}

public void run()

{

try

{

String line = in.readLine();

while (!line.equals("bye"))

{

String msg = createMessage(line);

out.println(msg);

line = in.readLine();

}

out.println("--- See you, bye! ---");

client.close();

}

catch (IOException e)

{}

}

private String createMessage(String line)

{

xxxxxxxxx;

}

}

public static void main(String[] args) throws IOException

{

new Server();

}

}

 

这个程序监听10000端口，并将接入交给CreateServerThread线程运行。CreateServerThread线程接受输入，并将输入回应客户，直到客户输入"bye"，线程结束。我们可以在createMessage方法中，对输入进行处理，并产生结果，然后把结果返回给客户。

 

2）多线程通信---例子2

服务端：

package com.googlecode.garbagecan.test.socket.sample2;  

 

import java.io.BufferedReader;  

import java.io.IOException;  

import java.io.InputStreamReader;  

import java.io.PrintWriter;  

import java.net.ServerSocket;  

import java.net.Socket;  

 

public class MyServer {  

    public static void main(String[] args) throws IOException {  

      ServerSocket server = new ServerSocket(10000);  

          

        while (true) {  

            Socket socket = server.accept();  

            invoke(socket);  

        }  

    }  

      

    private static void invoke(final Socket client) throws IOException {  

        new Thread(new Runnable() {  

            public void run() {  

                BufferedReader in = null;  

                PrintWriter out = null;  

                try {  

                    in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));  

                    out = new PrintWriter(client.getOutputStream());  

 

                    while (true) {  

                        String msg = in.readLine();  

                        System.out.println(msg);  

                        out.println("Server received " + msg);  

                        out.flush();  

                        if (msg.equals("bye")) {  

                            break;  

                        }  

                    }  

                } catch(IOException ex) {  

                    ex.printStackTrace();  

                } finally {  

                    try {  

                        in.close();  

                    } catch (Exception e) {}  

                    try {  

                        out.close();  

                    } catch (Exception e) {}  

                    try {  

                        client.close();  

                    } catch (Exception e) {}  

                }  

            }  

        }).start();  

    }  

} 

 

客户端：

 

 

package com.googlecode.garbagecan.test.socket.sample2;  

 

import java.io.BufferedReader;  

import java.io.InputStreamReader;  

import java.io.PrintWriter;  

import java.net.Socket;  

 

public class MyClient {  

    public static void main(String[] args) throws Exception {  

        Socket socket = new Socket("localhost", 10000);  

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

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

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

 

        while (true) {  

            String msg = reader.readLine();  

            out.println(msg);  

            out.flush();  

            if (msg.equals("bye")) {  

                break;  

            }  

            System.out.println(in.readLine());  

        }  

        socket.close();  

    }  

}  

 

3 实现信息共享:在Socket上的实时交流

 

网络的伟大之一也是信息共享，Server可以主动向所有Client广播消息，同时Client也可以向其它Client发布消息。下面看看如何开发一个可以实时传递消息的程序。

设计原理：

服务器端接受客户端的连接请求，同时启动一个线程处理这个连接，线程不停的读取客户端输入，然后把输入加入队列中，等候处理。在线程启动的同时将线程加入队列中，以便在需要的时候定位和取出。

import java.io.*;

import java.net.*;

import java.util.*;

import java.lang.*;

public class Server extends ServerSocket

{

private static ArrayList User_List = new ArrayList();

private static ArrayList Threader = new ArrayList();

private static LinkedList Message_Array = new LinkedList();

private static int Thread_Counter = 0;

private static boolean isClear = true;

protected static final int SERVER_PORT = 10000;

protected FileOutputStream LOG_FILE = new FileOutputStream("d:/connect.log", true);

public Server() throws FileNotFoundException, IOException

{

super(SERVER_PORT);

new Broadcast();

//append connection log

Calendar now = Calendar.getInstance();

String str = "[" + now.getTime().toString() + "] Accepted a connection1512";

byte[] tmp = str.getBytes();

LOG_FILE.write(tmp);

try

{

while (true)

{

Socket socket = accept();

new CreateServerThread(socket);

}

}

finally

{

close();

}

}

public static void main(String[] args) throws IOException

{

new Server();

}

//--- Broadcast

class Broadcast extends Thread

{

public Broadcast()

{

start();

}

public void run()

{

while (true)

{

if (!isClear)

{

String tmp = (String)Message_Array.getFirst();

for (int i = 0; i < Threader.size(); i++)

{

CreateServerThread client = (CreateServerThread)Threader.get(i);

client.sendMessage(tmp);

}

Message_Array.removeFirst();

isClear = Message_Array.size() > 0 ? false : true;

}

}

}

}

//--- CreateServerThread

class CreateServerThread extends Thread

{

private Socket client;

private BufferedReader in;

private PrintWriter out;

private String Username;

public CreateServerThread(Socket s) throws IOException

{

client = s;

in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));

out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);

out.println("--- Welcome to this chatroom ---");

out.println("Input your nickname:");

start();

}

public void sendMessage(String msg)

{

out.println(msg);

}

public void run()

{

try

{

int flag = 0;

Thread_Counter++;

String line = in.readLine();

while (!line.equals("bye"))

{

if (line.equals("l"))

{

out.println(listOnlineUsers());

line = in.readLine();

continue;

}

if (flag++ == 0)

{

Username = line;

User_List.add(Username);

out.println(listOnlineUsers());

Threader.add(this);

pushMessage("[< " + Username + " come on in >]");

}

else

{

pushMessage("<" + Username + ">" + line);

}

line = in.readLine();

}

out.println("--- See you, bye! ---");

client.close();

}

catch (IOException e)

{}

finally

{

try

{

client.close();

}

catch (IOException e)

{}

Thread_Counter--;

Threader.remove(this);

User_List.remove(Username);

pushMessage("[< " + Username + " left>]");

}

}

private String listOnlineUsers()

{

String s ="-+- Online list -+-1512";

for (int i = 0; i < User_List.size(); i++)

{

s += "[" + User_List.get(i) + "]1512";

}

s += "-+---------------------+-";

return s;

}

private void pushMessage(String msg)

{

Message_Array.addLast(msg);

isClear = false;

}

}

}

 

4 socket 实现对象传输

 

首先需要一个普通的对象类，由于需要序列化这个对象以便在网络上传输，所以实现java.io.Serializable接口就是必不可少的了，通过JOPO的方式实现对象模型的定义，例如，我们可以定义User.java

 

然后，在ServerSocket端使用ObjectInputStream与ObjectOutputStream对象传输方式。同样在客户端对象传输也使用这种方式。

例如：

服务端：

is = new ObjectInputStream(new BufferedInputStream(socket.getInputStream()));  

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

 

                    Object obj = is.readObject();  

                    User user = (User)obj;  

                    System.out.println("user: " + user.getName() + "/" + user.getPassword());  

 

                    user.setName(user.getName() + "_new");  

                    user.setPassword(user.getPassword() + "_new");  

 

                    os.writeObject(user);  

                    os.flush();  

 

客户端：

socket = new Socket("localhost", 10000);  

      

                os = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream())

                User user = new User("user_" + i, "password_" + i);  

                os.writeObject(user);  

                os.flush();  

                  

                is = new ObjectInputStream(new BufferedInputStream(socket.getInputStream()));  

                Object obj = is.readObject();  

                if (obj != null) {  

                    user = (User)obj;  

                    System.out.println("user: " + user.getName() + "/" + user.getPassword());