黑马程序员——Socket编程学习笔记

一个是如何准确的定位网络上一台或多台主机，另一个就是找到主机后如何可靠高效的进行数据传输，在TCP/IP协议中IP层主要负责网络主机的定位，数据传输的路由，由IP地址可以唯一地确定Internet上的一台主机.而TCP层则提供面向应用的可靠（tcp）的或非可靠（UDP）的数据传输机制，这是网络编程的主要对象，一般不需要关心IP层是如何处理数据的。

目前较为流行的网络编程模型是客户机/服务器（C/S）结构。即通信双方一方作为服务器等待客户提出请求并予以响应。客户则在需要服务时向服务器提出申请。服务器一般作为守护进程始终运行，监听网络端口，一旦有客户请求，就会启动一个服务进程来响应该客户，同时自己继续监听服务端口，使后来的客户也能及时得到服务。

二、两类传输协议：TCP\UDP

        TCP是Tranfer Control Protocol的简称，是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建立连接，以便在TCP协议的基础上进行通信，当一个socket（通常都是server socket）等待建立连接时，另一个socket可以要求进行连接，一旦这两个socket连接起来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可以进行发送或接收操作。

       UDP是User Datagram Protocol的简称，是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源地址或目的地址，他在网络上任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。

比较：

UDP：1、每个数据报中都给出了完整的地址信息，因此无需要建立发送方和接收方的连接。

           2、UDP数据传输时是有大小限制的，每个被传输的数据报必须限定在64KB之内。

           3、UDP是一个不可靠的协议，发送方所发送的数据报并不一定以相同的次序到达接收方。

      4、因不需要键链接，速度快。

TCP：1、面向连接的协议，在socket之间进行数据传输之前必然要建立连接，所以在TCP中需要连接时间。

           2、TCP传输数据大小限制，一旦连接建立起来，双方的socket就可以按统一的格式传输大的数据。

           3、TCP是一个可靠的协议，它确保接收方完全正确地获取发送方所发送的全部数据。

      4、需要建立链接，效率会稍低

应用：

1、TCP在网络通信上有极强的生命力，例如远程连接（Telnet）和文件传输（FTP）都需要不定长度的数据被可靠地传输。但是可靠的传输是要付出代价的，对数据内容正确性的检验必然占用计算机的处理时间和网络的带宽，因此TCP传输的效率不如UDP高。

2、UDP操作简单，而且仅需要较少的监护，因此通常用于局域网高可靠性的分散系统中client/server应用程序。例如视频会议系统，并不要求音频视频数据绝对的正确，只要保证连贯性就可以了，这种情况下显然使用UDP会更合理一些。

三，基于Socket的java网络编程

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。

　　Socket client = new Socket("127.0.01.", 10000);

　　ServerSocket server = new ServerSocket(10000);

　　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.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

/*
 * tcp客户端对应的是socket
 * 服务端对应的是ServerSocket
 *
 * 客户端通过禅悦socket对象发现，在该对象建立时就可以去链接指定主机
 * 因为tcp是面向连接的，所以在建立socket服务时，
 * 就要有服务端存在，并连接成功。形成通路后，在该通道进行数据传输
 *
 * 需求：给服务端发送文本数据。
 *
 * 步骤：
 * 1、创建socket服务，并制定要连接的主机或端口
 */

public class TcpClientDemo {

 public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
  // TODO Auto-generated method stub
  
  //创建客户端socket服务，指定目的主机和端口
  Socket s = new Socket("127.0.0.1",10003);
  
  //为了发送数据，获取socket里的输出流
  OutputStream out = s.getOutputStream();
  out.write("tcp ge men lai le".getBytes());
  
        s.close();  
 }

}

　2.服务器端程序

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*
 * 定义：定义端点接收数据并打印在控制台上
 *
 * 服务端：
 * 1、建立服务端的socket服务，ServerSocket
 * 并监听一个端口
 * 2、获取链接过来的客户端对象
 *    通过serversocket的accept方法完成。
 *    没有连接就会等，所以这个方法是阻塞式的
 * 3、客户端如果发过来数据，服务端要使用对应的客户端对象，并获取到该客户端对象的读取刘
 * 获取发过来的数据并打印到控制台
 * 4、关闭服务端，一般不管
 *    
 */
public class TcpServerDemo {

 public static void main(String[] args) throws IOException {
  // TODO Auto-generated method stub
        //建立服务端的socket服务，兵谏亭一个短空
  ServerSocket ss = new ServerSocket(10003);
    //获取客户端对象accept
  Socket s = ss.accept();
  
  String ip = s.getInetAddress().getHostName();
  System.out.println(ip+"");
    
     //获取客户端发送过来的数据，那么要使用客户端的对象获取数据
  InputStream in = s.getInputStream();
  
  byte[] buf = new byte[1024];
  int len = in.read(buf);
  System.out.println(new String(buf,0,len));
  
  s.close();
     ss.close();
 
 }

}

5，支持多客户的client/server程序

前面的Client/Server程序只能实现Server和一个客户的对话。在实际应用中，往往是在服务器上运行一个永久的程序，它可以接收来自其他多个客户端的请求，提供相应的服务。为了实现在服务器方给多个客户提供服务的功能，需要对上面的程序进行改造，利用多线程实现多客户机制。服务器总是在指定的端口上监听是否有客户请求，一旦监听到客户请求，服务器就会启动一个专门的服务线程来响应该客户的请求，而服务器本身在启动完线程之后马上又进入监听状态，等待下一个客户的到来。