《Java网络编程》读书笔记（二）socket编程

根据所做的项目，以及最近查阅的一些资料，对socket相关的知识做一个总结！

我们先来看看一些跟socket相关的基本知识，可能还有点小小的扩展：

1. 长连接、短连接

长连接：连接一直保持着（需要用心跳机制保持连接）；比较适合应用于操作频繁、点对点、连接数不多的实际场景（据说QQ可以同时2亿用户同时在线，而每个在线的用户需要维持一个TCP连接，这样资源会不会消耗很大，我很想知道他们的集群有多大）

短连接：当传输完成后就关闭连接；适合于操作不频繁（http服务）

2. socket中的基本操作

客户端：

（1）第一步：创建套接字，这不仅仅是一个对象，它会在网络上建立连接。Socket socket = new Socket ("hostname",port);
一般定情况下，这行代码被包装在一个try块中。  在Java 6之前（包括）之前的版本中需要在finally块中显示的关闭socket，Java7可以使用try-with-resource，这样就会自动释放了（Autocloseable）；

try(Socket socket = new Socket("hostname", port)) {<span style="white-space:pre"></span>//通过socket从服务器接受数据或发送数据} catch (IOException e) {<span style="white-space:pre"></span>// TODO: handle exception}

（2）第二步：设置参数（一定时间如果没有连接服务器，抛出异常）。socket.setSoTimeout(15000);

（3）第三步：读取字节数据。一旦打开了socket，则可以通过socket.getInputStream()来获取InputStream，我们可以将其包装，《Java网络编程》读书笔记（一）详细介绍了Java I/O类库的结构，可以选择适合自己的Reader。注意：在构造Reader时，可以选择字节的读取格式，例如：ASCII、Unicode等。

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));StringBuilder timeBuilder = new StringBuilder();for (int c = reader.read(); c != -1; c = reader.read())<span style="white-space:pre"></span>timeBuilder.append((char)c);//read()读取的是一个字节数据，但是会返回一个int（0~255）；流的结束通过返回-1来表示

（4）第四步：发送数据。同上一步类似

Writer out = new OutputStreamWriter(connection.getOutputStream());Date now = new Date();System.out.println("Start sending daytime to " + connection.getInetAddress());out.write(now.toString() + "\r\n");out.flush();//这是为了确保在缓冲区里的剩余数据可以发送，不然可能会造成数据不完整！

（5）第五步：一般情况下，数据读取完之后就可以关闭连接了。如果想保持连接持续（毕竟连接是很消耗资源的操作），则需要采用心跳机制，不停地向服务器发送消息（也会造成资源浪费）！

上面5个步骤是一个客户端基本的流程，每一个步骤只是举了一些简单的例子，还有许多内容！下面在扩充一点：

（1）半关闭Socket：调用close()方法会同时关闭输入和输出。我们可以可以选择只关闭一个，shutdownInput（isInputShutdown）、shutdownOutput（isOutputShutdown），当关闭之后在进行相关的操作则会抛出异常！特别注意：即使半关闭连接、或者两边都关闭了，结束后还是需要关闭socket。（要注意区分isConnected、isClosed）。

（2）Socket有8个构造函数（Java 6中），其中两个已过时，常用的也就一两个，如果有需要可以查API，不在这里啰嗦了！

（3）关于isConnected，这个方法会指出Socket是否从未连接过一个远程主机，如果一个socket确实能够连接远程主机、即使是关闭依旧会返回true。

要判断当前socket是否打开，需要检查两个条件：boolean connected = socket.isConnected() && ! socket.isClosed();

（4）Socket还有8个选项参数可供选择，我觉得这位老师写的Blog挺好：Java Socket 几个重要的TCP/IP选项解析(一)

服务端：

（1）服务器程序的生命周期：

1）使用一个ServerSocket()构造函数在特定端口创建一个新的ServerSocket；

2）ServerSocket使用其accept()方法监听这个端口的连接请求。accept会一直阻塞直到一个客户端尝试建立连接，此时accept将返回一个连接客户端和服务器端的Socket对象；

3）根据具体需求，调用Socket的getInputStream或者getOutputStream方法，获得与客户端通信的输入与输出流；

4）数据交互；

5）服务器或者客户端关闭连接

6）返回accept继续监听端口（不能说返回，一般会启动一个新线程来处理一个连接，关闭之后也就处理完了，accept一直处于监听状态）

（2）创建服务器Socket：ServerSocket server = new ServerSocket(PORT)

（3）开始监听：Socket connection = server.accept();

（4）判断ServerSocket是否打开：server.isBound() && !server.isClosed()

（5）日志：记录错误信息和请求信息private final static Logger errorLogger = Logger.getLogger("request");

3. socket的长连接和短连接

其实每个socket只是一个TCP（或者UDP）连接，长连接和短连接则是靠程序来实现的。当连接建立之后，双方都不断开、并且保持一定的心跳，则是长连接；当连接后、完成数据发送或者接受后就断开连接，则表示是短连接。短连接很好实现，只要执行完程序关闭连接就好，下面是一个Daytime获取的例子，客户端从服务端获取时间。服务端：

package my_server;import java.io.IOException;import java.io.OutputStreamWriter;import java.io.Writer;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;import java.util.Date;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class DaytimeServer {public final static int PORT = 13;public static void main(String[] args) {//用线程池来管理和运行多线程的并发执行ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);try (ServerSocket server = new ServerSocket(PORT)){System.out.println("Start listening port 13...");//这个循环是为了保持服务端的服务状态，主线程一直在监听是否有连接请求！while (true) {try {Socket connection = server.accept();//当有一个连接请求，则创建一个新的线程来处理！executor.execute(new DaytimeTask(connection));} catch (IOException e) {}}} catch (IOException e) {}}private static class DaytimeTask implements Runnable {private Socket connection;public DaytimeTask(Socket connection) {this.connection = connection;}@Overridepublic void run() {try {Writer out = new OutputStreamWriter(connection.getOutputStream());Date now = new Date();System.out.println("Start sending daytime to " + connection.getInetAddress());out.write(now.toString() + "\r\n");out.flush();System.out.println("Send successfull.");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {//在finally块中关闭连接try {connection.close();} catch (IOException e) {}}}}}

客户端：

package my_server;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.net.Socket;public class MyDaytimeClient {public static void main(String[] args) {String hostname = "localhost";Socket client = null;try {client = new Socket(hostname, 13);client.setSoTimeout(15000);BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));StringBuilder timeBuilder = new StringBuilder();for (int c = reader.read(); c != -1; c = reader.read())timeBuilder.append((char)c);System.out.println(timeBuilder);} catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally {if(client != null) {try {client.close();} catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }}}}}

短连接，只要一方关闭连接，则连接肯定断开！

长连接则情况复杂一些。只是server和client两端都不关闭连接还不够，如果长时间没有数据传递则会断开连接（因为网络情况很复杂，很有可能网络已经断开，但是上层应用是不知道的），因此需要心跳机制来检测网络是否连接。

4. 我理解的"同步、异步、阻塞和非阻塞"

网上关于这个主题的有许多讨论，但总觉得不是很透彻，看了这一篇，觉得清晰了很多，也有了自己的理解！

IO - 同步，异步，阻塞，非阻塞 （亡羊补牢篇）

这篇博文里面的一个自足点很好："这其实是因为不同的人的知识背景不同，并且在讨论这个问题的时候上下文(context)也不相同"，上面博主所讨论的是IO里面的概念，我们尝试着分析一下宏观的概念！

描述的对象不同（我的理解）
（1）同步、异步其实可以理解为一种"通信方式"，例如：在I/O系统中，我们说"需要异步处理某个对象（数据）"；再比如说在多线程中，我们需要同步某个共享资源。
（2）阻塞和非阻塞其实就是某个线程的状态，在不同的上下文中，造成阻塞的因素有许多！大部分情况下同步会造成一个线程的阻塞（为什么说大部分，是因为我还没发现同步操作下不会阻塞的情况，但是有不敢打包票！）
（3）异步是一个独特模式（比较高冷），需要系统主动通知调用它的线程：我已经完成了，你可以来取了！异步更像是一个领导告诉你：我需要什么什么，你给我准备好，准备好了通知我一声（毕竟领导很忙）。

杂谈：Java中的NIO充分体现了非阻塞的概念，可以好好学下下，另外高性能服务器中也会用到非阻塞模式（用一个线程同时处理多个连接）