学习笔记之JavaSE（52）--网络编程4

今天学习的内容是TCP传输 

TCP传输主要使用Socket类、ServerSocket 类和IO流类。其中Socket类表示要进行连接的套接字，ServerSocket类表示服务器端用于监听客户端Socket连接请求的套接字，而网络数据传输则要借助相关的IO流来完成。TCP传输的基本模式：

• 服务器端：
• 使用ServerSocket(port)创建用于监听客户端发来的Socket连接请求的ServerSocket对象，并绑定到指定端口（此端口标识服务器端进程）
• 如果收到请求，ServerSocket类的accept()方法会返回一个与客户端Socket对象相连接的Socket对象，注意此对象还是绑定到标识服务器端进程的端口！如果没有收到请求，accept()方法阻塞
• 使用Socket类的getInputStream()和getOutputStream()方法返回的IO流读写数据
• 客户端：
• 使用Socket(inetAddress,port)创建客户端Socket对象（系统会指定任意可用端口来标识客户端进程，并将此对象绑定到此端口），并向指定IP地址对象与端口号的ServerSocket对象发出Socket连接请求
• 使用socket类的getInputStream()和getOutputStream()方法返回的IO流读写数据

注意：套接字必须先进行连接才能传输数据，这就是TCP传输的特点!

示例程序（结合多线程与GUI技术的聊天室程序，还添加了文本文件上传功能）：

public class Server {private List<PrintWriter> outList;// 存储Socket的字节输出流的列表，用于将某用户发送过来的内容广播给所有用户public static void main(String[] args) {new Server().waitAndConnect();}// 主线程的任务：等待客户端的Socket连接请求，收到请求后，ServerSocket类的accept()方法会返回一个与客户端Socket对象相连接的Socket对象，然后继续等待private void waitAndConnect() {outList = new ArrayList<>();try {@SuppressWarnings("resource")ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);// 创建用于监听客户端发来的Socket连接请求的ServerSocket对象，并与8888端口绑定（8888端口标识服务器端进程）while (true) {Socket socket = serverSocket.accept();// 如果收到请求，返回一个与客户端Socket对象相连接的Socket对象，注意这个Socket对象还是与8888端口绑定！！Thread t = new Thread(new ReadAndBroadcast(socket));t.start();System.out.println("完成本地" + socket.getLocalAddress().getHostAddress() + "--" + socket.getLocalPort()+ "与用户" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "--" + socket.getPort() + "的连接");}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}// 服务器端新开线程的任务：读取某用户发送过来的内容，然后广播给所有用户public class ReadAndBroadcast implements Runnable {private Socket socket;private BufferedReader in;private PrintWriter out;private PrintWriter pw;public ReadAndBroadcast() {}public ReadAndBroadcast(Socket socket) {this.socket = socket;try {in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));// 将Socket返回的字节输入流转换为字符输入流并用缓冲区装饰out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream());// 将Socket返回的字节输出流转换为字符输出流PrintWriteroutList.add(out);// 将PrintWriter存储进列表中pw = new PrintWriter("test_receive.txt");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}@Overridepublic void run() {String line = null;try {while ((line = in.readLine()) != null) {// 读取某用户发送过来的内容，如果客户端socket关闭，那么再使用服务器端socket的IO流就会发生异常！！！System.out.println("读取到用户" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "--" + socket.getPort()+ "的信息：" + line);pw.println(line);// 将读取的信息写入文件pw.flush();Iterator<PrintWriter> it = outList.iterator();while (it.hasNext()) {// 广播给所有用户PrintWriter out = it.next();out.println(line);out.flush();}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {try {pw.close();socket.close();// 服务器端Socket要在客户端与之连接的Socket对象关闭后，调用其close()方法进行显式关闭System.out.println("socket close success");} catch (IOException e) {System.out.println("关闭资源失败");}}}}}

public class Client {private Socket socket;private BufferedReader in;private PrintWriter out;private BufferedReader br;private JTextField outgoing;private JTextArea incoming;public static void main(String[] args) {new Client().gui();}// GUI设置private void gui() {JFrame frame = new JFrame();frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);frame.setSize(700, 400);frame.setVisible(true);frame.setLocationRelativeTo(null);JLabel label = new JLabel("聊天室");label.setFont(new Font("serif", Font.BOLD, 20));frame.getContentPane().add(BorderLayout.NORTH, label);outgoing = new JTextField(20);incoming = new JTextArea(15, 50);incoming.setLineWrap(true);incoming.setWrapStyleWord(true);incoming.setEditable(false);JPanel mainpanel = new JPanel();JScrollPane panel = new JScrollPane(incoming);panel.setVerticalScrollBarPolicy(ScrollPaneConstants.VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYS);panel.setHorizontalScrollBarPolicy(ScrollPaneConstants.HORIZONTAL_SCROLLBAR_ALWAYS);mainpanel.add(panel);mainpanel.add(outgoing);frame.getContentPane().add(BorderLayout.CENTER, mainpanel);JButton button_send = new JButton("send");JButton button_upload = new JButton("upload");mainpanel.add(button_send);mainpanel.add(button_upload);button_send.addActionListener(new ActionListener() {// 主线程任务：用户按下发送按钮即将用户输入内容写入服务器public void actionPerformed(ActionEvent e) {try {out.println("用户" + socket.getLocalAddress().getHostAddress() + "--" + socket.getLocalPort() + " :"+ outgoing.getText());out.flush();outgoing.setText(" ");outgoing.requestFocus();} catch (Exception ex) {ex.printStackTrace();}}});button_upload.addActionListener(new ActionListener() {// 主线程任务：用户按下上传按钮即将指定文件内容写入服务器public void actionPerformed(ActionEvent e) {try {String line = null;while((line = br.readLine())!= null){out.println(line);System.out.println(line);out.flush();}} catch (Exception ex) {ex.printStackTrace();} finally{if(br!=null){try {br.close();System.out.println("br closed");} catch (IOException e1) {System.out.println("关闭资源失败");}}}}});setUpNet();Thread t = new Thread(new readFromServer());t.start();}// Socket设置private void setUpNet() {try {socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);// 创建客户端Socket对象（系统会指定任意可用端口来标识客户端进程，并将此对象绑定到此端口），并向服务器端监听8888端口的ServerSocket对象发出Socket连接请求out = new PrintWriter(socket.getOutputStream());// 将Socket返回的字节输出流转换为字符输出流PrintWriterin = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));// 将Socket返回的字节输入流转换为字符输入流并用缓冲区装饰br = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"));// 用于读取文本文件的输入流} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}// 新开线程任务：读取服务器广播的数据并显示在文本域中public class readFromServer implements Runnable {@Overridepublic void run() {String line = null;try {while ((line = in.readLine()) != null) {incoming.append(line + "\n");}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally{try {in.close();System.out.println("in closed");// 本语句不会执行} catch (IOException e) {System.out.println("关闭资源失败");}}}}}

聊天室TCP传输示意图：

关于TCP传输，我一直有两个疑问：

1. 客户端与服务器端的Socket对象绑定的到底是那个端口？
2. Socket对象、ServerSocket对象和Socket对象返回的IO流该如何关闭？

之前我以为ServerSocket类的accept()方法返回的Socket对象绑定的是不同于ServerSocket对象的端口号，但是一个进程又只能由一个端口标识，这就产生了矛盾。实际上，客户端Socket对象绑定的是标识客户端进程的端口，而服务器端的Socket对象与ServerSocket对象一样，都绑定了服务器端进程的端口！也就是说，一个端口只能标识一个进程，却能绑定多个Socket！

关于第二个问题我总结了几个原则：

• Socket对象和ServerSocket对象都可以使用close()方法进行显式关闭
• Socket对象关闭，其返回的IO流也会关闭
• Socket对象关闭，与之关联的通道也会关闭
• Socket对象关闭，与之连接的Socket对象不会关闭
• 如果客户端Socket对象关闭，再使用服务器端Socket对象的IO流进行读写操作，会发生SocketException（读取操作Connection reset；写入操作Connect reset by peer）
• 客户端Socket对象一般不使用close()方法关闭，而是当用户主动关闭客户端进程或者由异常引起客户端进程关闭时，自动关闭Socket对象
• 服务器端Socket要在客户端与之连接的Socket对象关闭后，调用其close()方法进行显式关闭
• ServerSocket对象一般不需要关闭