Java4Android之socket网络通信基础

本节主要介绍Socket编程，发现Java里面的socket编程和C语言的还是有一些不一样，比如TCP socket ，在Java中区分了serverSocket。不过原理都一样，在流程处理上也非常相似，所以，理解起来并不难。我们会先从基础说起，从如何建立socket连接，到如何实现一个合理的设计例如在android中，我们发送一条消息，然后监听一个回复，如何做到不卡死UI,本文将会由浅入深的为大家呈现一个相对完整的android socket编程。

在进入Java 的socket编程之前，我们从原理上切入，然后提及相应的代码说明。

Socket可以说是一种针对网络的抽象，应用通过它可以来针对网络读写数据。就像通过一个文件的file handler就可以都写数据到存储设备上一样。根据TCP协议和UDP协议的不同，在网络编程方面就有面向两个协议的不同socket，一个是面向字节流的一个是面向报文的。

TCP

  TCP主要是面向连接的协议，它包含有建立和拆除连接，保证数据流的顺序和正确性等功能。每次对TCP中间的数据操作相当于对一个数据流进行访问。它最典型的特征就是那三次握手的建立连接过程。TCP的连接建立和撤销过程如下图：

Server端

Server端所要做的事情主要是建立一个通信的端点，然后等待客户端发送的请求。典型的处理步骤如下：
1. 构建一个ServerSocket实例，指定本地的端口。这个socket就是用来监听指定端口的连接请求的。
2.重复如下几个步骤：
a. 调用socket的accept()方法来获得下面客户端的连接请求。通过accept()方法返回的socket实例，建立了一个和客户端的新连接。
b.通过这个返回的socket实例获取InputStream和OutputStream,可以通过这两个stream来分别读和写数据。
c.结束的时候调用socket实例的close()方法关闭socket连接。
 

单线程版本

这个流程的典型示例代码如下：

//1. 构造ServerSocket实例，指定服务端口。ServerSocket servSock = new ServerSocket(servPort);while(true){   // 2.调用accept方法，建立和客户端的连接           Socket clntSock = servSock.accept();           SocketAddress clientAddress =                    clntSock.getRemoteSocketAddress();           System.out.println("Handling client at " + clientAddress);    // 3. 获取连接的InputStream,OutputStream来进行数据读写            InputStream in = clntSock.getInputStream();            OutputStream out = clntSock.getOutputStream();            while((recvMsgSize = in.read(receiveBuf)) != -1)            {                out.write(receiveBuf, 0, recvMsgSize);            }       // 4.操作结束，关闭socket.            clntSock.close();}  

多线程版本

上述是单线程版本的服务器流程，也可是是多线程的。大体代码如下：

try   { file://建立服务器    　ServerSocket server = new ServerSocket(9998);    　int i=1;    　for(;;)    　{    <span style="white-space:pre"></span>Socket incoming = server.accept();    <span style="white-space:pre"></span>new ServerThread(incoming,i).start();    //开启线程来处理客户端的请求<span style="white-space:pre"></span>i++;    　}    }catch (IOException ex){ ex.printStackTrace(); }   

Client端

客户端的请求过程稍微有点不一样：
1.构建Socket实例，通过指定的远程服务器地址和端口来建立连接。
2.通过Socket实例包含的InputStream和OutputStream来进行数据的读写。
3.操作结束后调用socket实例的close方法，关闭。
示例代码如下；

// 1.根据指定的server地址和端口，建立socket连接。Socket socket = new Socket(server, servPort);// 2. 根据socket实例获取InputStream, OutputStream进行数据读写。InputStream in = socket.getInputStream();OutputStream out = socket.getOutputStream();out.write(data);//3.操作结束，关闭socket.socket.close();

上述代码就是一个完整的客户端/服务器结构的socket通信代码。

不卡死UI的socket设计

但是，在android中的socket通信中，我们可以想象一下这样的场景。我在EditText里面输入了一句“你好”，然后我按发送Button按钮，就把消息发送给了远端的服务器，然后服务器给我回了一个“你好，欢迎您！”。我们发送完第一条信息的时候，我们要阻塞在那里等服务器的话，会发生什么？我们 UI是不是会卡死？所以，很明显，这样的设计是不合理的。

客户端

MyClientActivity.java文件，主要是定义了一个继承自Thread类的用于接收数据的类，覆写了其中的run（）方法，在这个函数里面接收数据，接收到数据后就通过Handler发送消息，收到消息后在UI线程里更新接收到的数据。完整的内容如下：

package com.nan.client;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.io.UnsupportedEncodingException;import java.net.Socket;import java.net.UnknownHostException;import android.app.Activity;import android.os.Bundle;import android.os.Handler;import android.os.Message;import android.view.View;import android.widget.Button;import android.widget.EditText;import android.widget.TextView;import android.widget.Toast;public class MyClientActivity extends Activity {    private EditText mEditText = null;    private Button connectButton = null;    private Button sendButton = null;    private TextView mTextView = null;        private Socket clientSocket = null;    private OutputStream outStream = null;        private Handler mHandler = null;        private ReceiveThread mReceiveThread = null;    private boolean stop = true;        /** Called when the activity is first created. */    @Override    public void onCreate(Bundle savedInstanceState)     {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.main);                mEditText = (EditText)this.findViewById(R.id.edittext);        mTextView = (TextView)this.findViewById(R.id.retextview);        connectButton = (Button)this.findViewById(R.id.connectbutton);        sendButton = (Button)this.findViewById(R.id.sendbutton);        sendButton.setEnabled(false);                      //连接按钮监听        connectButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener()         {                        @Override            public void onClick(View v)             {                // TODO Auto-generated method stub                try                 {                    //实例化对象并连接到服务器                    clientSocket = new Socket("113.114.170.246",8888);                }                 catch (UnknownHostException e)                 {                    // TODO Auto-generated catch block                    e.printStackTrace();                }                 catch (IOException e)                 {                    // TODO Auto-generated catch block                    e.printStackTrace();                }                                displayToast("连接成功！");                                        //连接按钮使能                connectButton.setEnabled(false);                //发送按钮使能                sendButton.setEnabled(true);                                mReceiveThread = new ReceiveThread(clientSocket);                stop = false;                //开启线程                mReceiveThread.start();            }        });                //发送数据按钮监听        sendButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener()         {                        @Override            public void onClick(View v)             {                // TODO Auto-generated method stub                byte[] msgBuffer = null;                //获得EditTex的内容                String text = mEditText.getText().toString();                try {                    //字符编码转换                    msgBuffer = text.getBytes("GB2312");                } catch (UnsupportedEncodingException e1) {                    // TODO Auto-generated catch block                    e1.printStackTrace();                }                                                            try {                    //获得Socket的输出流                    outStream = clientSocket.getOutputStream();                } catch (IOException e) {                    // TODO Auto-generated catch block                    e.printStackTrace();                }                                                                                                    try {                    //发送数据                    outStream.write(msgBuffer);                } catch (IOException e) {                    // TODO Auto-generated catch block                    e.printStackTrace();                }                //清空内容                mEditText.setText("");                displayToast("发送成功！");            }        });                      //消息处理        mHandler = new Handler()        {            @Override            public void handleMessage(Message msg)            {                //显示接收到的内容                mTextView.setText((msg.obj).toString());            }        };            }        //显示Toast函数    private void displayToast(String s)    {        Toast.makeText(this, s, Toast.LENGTH_SHORT).show();    }            private class ReceiveThread extends Thread    {        private InputStream inStream = null;                private byte[] buf;          private String str = null;                ReceiveThread(Socket s)        {            try {                //获得输入流                this.inStream = s.getInputStream();            } catch (IOException e) {                // TODO Auto-generated catch block                e.printStackTrace();            }        }                      @Override        public void run()        {            while(!stop)            {                this.buf = new byte[512];                                try {                    //读取输入数据（阻塞）                    this.inStream.read(this.buf);                } catch (IOException e) {                    // TODO Auto-generated catch block                    e.printStackTrace();                }                                 //字符编码转换                try {                    this.str = new String(this.buf, "GB2312").trim();                } catch (UnsupportedEncodingException e) {                    // TODO Auto-generated catch block                    e.printStackTrace();                }                                Message msg = new Message();                msg.obj = this.str;                //发送消息                mHandler.sendMessage(msg);                            }        }                    }        @Override    public void onDestroy()    {        super.onDestroy();                if(mReceiveThread != null)        {            stop = true;            mReceiveThread.interrupt();        }    }     }

服务端

MyServerActivity.java文件，定义了两个Thread子类，一个用于监听客户端的连接，一个用于接收数据，其他地方与MyClientActivity.java差不多。完整的内容如下：

package com.nan.server;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.io.UnsupportedEncodingException;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;import android.app.Activity;import android.os.Bundle;import android.os.Handler;import android.os.Message;import android.view.View;import android.widget.Button;import android.widget.EditText;import android.widget.TextView;import android.widget.Toast;public class MyServerActivity extends Activity {    private TextView ipTextView = null;    private EditText mEditText = null;    private Button sendButton = null;    private TextView mTextView = null;        private OutputStream outStream = null;    private Socket clientSocket = null;    private ServerSocket mServerSocket = null;        private Handler mHandler = null;        private AcceptThread mAcceptThread = null;    private ReceiveThread mReceiveThread = null;    private boolean stop = true;        /** Called when the activity is first created. */    @Override    public void onCreate(Bundle savedInstanceState)     {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.main);                ipTextView = (TextView)this.findViewById(R.id.iptextview);        mEditText = (EditText)this.findViewById(R.id.sedittext);        sendButton = (Button)this.findViewById(R.id.sendbutton);        sendButton.setEnabled(false);        mTextView = (TextView)this.findViewById(R.id.textview);                //发送数据按钮监听        sendButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener()         {                        @Override            public void onClick(View v)             {                // TODO Auto-generated method stub                byte[] msgBuffer = null;                //获得EditTex的内容                String text = mEditText.getText().toString();                try {                    //字符编码转换                    msgBuffer = text.getBytes("GB2312");                } catch (UnsupportedEncodingException e1) {                    // TODO Auto-generated catch block                    e1.printStackTrace();                }                                                            try {                    //获得Socket的输出流                    outStream = clientSocket.getOutputStream();                } catch (IOException e) {                    // TODO Auto-generated catch block                    e.printStackTrace();                }                                                                                                    try {                    //发送数据                    outStream.write(msgBuffer);                } catch (IOException e) {                    // TODO Auto-generated catch block                    e.printStackTrace();                }                //清空内容                mEditText.setText("");                displayToast("发送成功！");                            }        });        //消息处理        mHandler = new Handler()        {            @Override            public void handleMessage(Message msg)            {                switch(msg.what)                {                    case 0:                    {                        //显示客户端IP                        ipTextView.setText((msg.obj).toString());                        //使能发送按钮                        sendButton.setEnabled(true);                        break;                    }                    case 1:                    {                        //显示接收到的数据                        mTextView.setText((msg.obj).toString());                        break;                    }                                 }                                                                       }        };                        mAcceptThread = new AcceptThread();        //开启监听线程        mAcceptThread.start();                  }        //显示Toast函数    private void displayToast(String s)    {        Toast.makeText(this, s, Toast.LENGTH_SHORT).show();    }            private class AcceptThread extends Thread    {        @Override        public void run()        {            try {                //实例化ServerSocket对象并设置端口号为8888                mServerSocket = new ServerSocket(8888);            } catch (IOException e) {                // TODO Auto-generated catch block                e.printStackTrace();            }

            while(1)

{

            try {                //等待客户端的连接（阻塞）                clientSocket = mServerSocket.accept();            } catch (IOException e) {                // TODO Auto-generated catch block                e.printStackTrace();            }                        mReceiveThread = new ReceiveThread(clientSocket);            stop = false;            //开启接收线程            mReceiveThread.start();                        Message msg = new Message();            msg.what = 0;            //获取客户端IP            msg.obj = clientSocket.getInetAddress().getHostAddress();            //发送消息            mHandler.sendMessage(msg);  }        }            }            private class ReceiveThread extends Thread    {        private InputStream mInputStream = null;        private byte[] buf ;          private String str = null;                ReceiveThread(Socket s)        {            try {                //获得输入流                this.mInputStream = s.getInputStream();            } catch (IOException e) {                // TODO Auto-generated catch block                e.printStackTrace();            }        }                @Override        public void run()        {            while(!stop)            {                this.buf = new byte[512];                                //读取输入的数据(阻塞读)                try {                    this.mInputStream.read(buf);                } catch (IOException e1) {                    // TODO Auto-generated catch block                    e1.printStackTrace();                }                                //字符编码转换                try {                    this.str = new String(this.buf, "GB2312").trim();                } catch (UnsupportedEncodingException e) {                    // TODO Auto-generated catch block                    e.printStackTrace();                }                                Message msg = new Message();                msg.what = 1;                        msg.obj = this.str;                //发送消息                mHandler.sendMessage(msg);                            }        }    }              @Override    public void onDestroy()    {        super.onDestroy();                if(mReceiveThread != null)        {            stop = true;            mReceiveThread.interrupt();        }    }        }

上述代码就是实现了真实环境下android的socket通信。

UDP

UDP和TCP有两个典型的区别，一个就是它不需要建立连接，另外就是它在每次收发的报文都保留了消息的边界。

server端

因为UDP协议不需要建立连接，它的过程如下：
1. 构造DatagramSocket实例，指定本地端口。
2. 通过DatagramSocket实例的receive方法接收DatagramPacket.DatagramPacket中间就包含了通信的内容。
3. 通过DatagramSocket的send和receive方法来收和发DatagramPacket.
典型的交互流程代码如下：

// 1. 构建DatagramSocket实例，指定本地端口。DatagramSocket socket = new DatagramSocket(servPort);// 2. 构建需要收发的DatagramPacket报文DatagramPacket packet = new DatagramPacket(new byte[ECHOMAX], ECHOMAX);while(true){// 3. 收报文socket.receive(packet);System.out.println("Handling client at " + packet.getAddress().getHostAddress()    + " on port " + packet.getPort());// 4. 发报文socket.send(packet);packet.setLength(ECHOMAX);}

client端

UDP客户端的步骤也比较简单，主要包括下面3步：
1. 构造DatagramSocket实例。
2.通过DatagramSocket实例的send和receive方法发送DatagramPacket报文。
3.结束后，调用DatagramSocket的close方法关闭。
因为和TCP不同，UDP发送报文的时候可以在同一个本地端口随意发送给不同的服务器，一般不需要在UDP的DatagramSocket的构造函数中指定目的服务器的地址。
另外，UDP客户端还有一个重要的不同就是，TCP客户端发送echo连接消息之后会在调用read方法的时候进入阻塞状态，而UDP这样却不行。因为UDP中间是可以允许报文丢失的。如果报文丢失了，进程一直在阻塞或者挂起的状态，则进程会永远没法往下走了。所以会一般设置一个setSoTimeout方法，指定在多久的时间内没有收到报文就放弃。也可以通过指定一个数字，循环指定的次数来读取报文，读到就返回，否则就放弃。
 
一个典型的UDP Client代码示例如下：

// 1. 构造UDP DatagramSocket对象DatagramSocket socket = new DatagramSocket();// 2。指定timeout时间，防止进入无限等待状态socket.setSoTimeout(TIMEOUT);// 3. 构造收发的报文对象DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(bytesToSend,    bytesToSend.length, serverAddress, servPort);DatagramPacket receivePacket =    new DatagramPacket(new byte[bytesToSend.length], bytesToSend.length);// 4.指定尝试的次数int tries = 0;boolean receivedResponse = false; do{socket.send(sendPacket);try{socket.receive(receivePacket); if(!receivePacket.getAddress().equals(serverAddress)){throw new IOException("Received packet from an unknown source");}receivedResponse = true;}catch(InterruptedIOException e){tries += 1;System.out.println("Timed out, " + (MAXTRIES - tries) + "");}}while((!receivedResponse) && (tries < MAXTRIES));// 根据是否接收到报文进行反馈if(receivedResponse){System.out.println("Received: " + new String(receivePacket.getData()));}else{System.out.println("No response -- giving up.");}// 5. 关闭socketsocket.close();

这次的socket编程就说道这里，里面参考和引用转载了不少别人的东西，mark一下。

Reference：

http://shmilyaw-hotmail-com.iteye.com/blog/1556187

http://www.cnblogs.com/lknlfy/archive/2012/03/04/2379628.html