Java Socket編程
1.Socket傳輸模式
Sockets有兩種主要的操作方式:面向連接的和無連接的.面向連接的sockets操作就像一部電話,他們必須建立一個連接和一人呼叫.所有的事情在到達(dá)時的順序與它們出發(fā)時的順序時一樣.無連接的sockets操作就像是一個郵件投遞,,沒有什么保證,多個郵件可能在到達(dá)時的順序與出發(fā)時的順序不一樣.
到底用哪種模式是郵應(yīng)用程序的需要決定的.如果可靠性更重要的話,用面向連接的操作會好一些.比如文件服務(wù)器需要他們的數(shù)據(jù)的正確性和有序性.如果一些數(shù)據(jù)丟失了,系統(tǒng)的有效性將會失去.一些服務(wù)器,比如間歇性地發(fā)送一些數(shù)據(jù)塊.如果數(shù)據(jù)丟了的話,服務(wù)器并不想要再重新發(fā)過一次.因為當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)的時候,它可能已經(jīng)過時了.確保數(shù)據(jù)的有序性和正確性需要額外的操作的內(nèi)存消耗,額外的費用將會降低系統(tǒng)的回應(yīng)速率.
無連接的操作使用數(shù)據(jù)報協(xié)議.一個數(shù)據(jù)報是一個獨立的單元,它包含了所有的這次投遞的信息.把它想象成一個信封吧,它有目的地址和要發(fā)送的內(nèi)容.這個模式下的socket不需要連接一個目的的socket,它只是簡單地投出數(shù)據(jù)報.無連接的操作是快速的和高效的,但是數(shù)據(jù)安全性不佳.
面向連接的操作使用TCP協(xié)議.一個這個模式下的socket必須在發(fā)送數(shù)據(jù)之前與目的地的socket取得一個連接.一旦連接建立了,sockets就可以使用一個流接口:打開-讀-寫-關(guān)閉.所有的發(fā)送的信息都會在另一端以同樣的順序被接收.面向連接的操作比無連接的操作效率更低,但是數(shù)據(jù)的安全性更高.
SUN一直是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的支持者,所以在Java中支持sockets就不足為奇了.實際上,Java降低了建立一個sockets程序的難度.每一個傳輸模式都被封裝到了不同的類中.面向連接的類將會首先被我們討論.
Sockets有兩種主要的操作方式:面向連接的和無連接的.面向連接的sockets操作就像一部電話,他們必須建立一個連接和一人呼叫.所有的事情在到達(dá)時的順序與它們出發(fā)時的順序時一樣.無連接的sockets操作就像是一個郵件投遞,,沒有什么保證,多個郵件可能在到達(dá)時的順序與出發(fā)時的順序不一樣.
到底用哪種模式是郵應(yīng)用程序的需要決定的.如果可靠性更重要的話,用面向連接的操作會好一些.比如文件服務(wù)器需要他們的數(shù)據(jù)的正確性和有序性.如果一些數(shù)據(jù)丟失了,系統(tǒng)的有效性將會失去.一些服務(wù)器,比如間歇性地發(fā)送一些數(shù)據(jù)塊.如果數(shù)據(jù)丟了的話,服務(wù)器并不想要再重新發(fā)過一次.因為當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)的時候,它可能已經(jīng)過時了.確保數(shù)據(jù)的有序性和正確性需要額外的操作的內(nèi)存消耗,額外的費用將會降低系統(tǒng)的回應(yīng)速率.
無連接的操作使用數(shù)據(jù)報協(xié)議.一個數(shù)據(jù)報是一個獨立的單元,它包含了所有的這次投遞的信息.把它想象成一個信封吧,它有目的地址和要發(fā)送的內(nèi)容.這個模式下的socket不需要連接一個目的的socket,它只是簡單地投出數(shù)據(jù)報.無連接的操作是快速的和高效的,但是數(shù)據(jù)安全性不佳.
面向連接的操作使用TCP協(xié)議.一個這個模式下的socket必須在發(fā)送數(shù)據(jù)之前與目的地的socket取得一個連接.一旦連接建立了,sockets就可以使用一個流接口:打開-讀-寫-關(guān)閉.所有的發(fā)送的信息都會在另一端以同樣的順序被接收.面向連接的操作比無連接的操作效率更低,但是數(shù)據(jù)的安全性更高.
SUN一直是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的支持者,所以在Java中支持sockets就不足為奇了.實際上,Java降低了建立一個sockets程序的難度.每一個傳輸模式都被封裝到了不同的類中.面向連接的類將會首先被我們討論
2.Java面向連接的類Sockets有兩種主要的操作方式:面向連接的和無連接的.面向連接的sockets操作就像一部電話,他們必須建立一個連接和一人呼叫.所有的事情在到達(dá)時的順序與它們出發(fā)時的順序時一樣.無連接的sockets操作就像是一個郵件投遞,,沒有什么保證,多個郵件可能在到達(dá)時的順序與出發(fā)時的順序不一樣.
到底用哪種模式是郵應(yīng)用程序的需要決定的.如果可靠性更重要的話,用面向連接的操作會好一些.比如文件服務(wù)器需要他們的數(shù)據(jù)的正確性和有序性.如果一些數(shù)據(jù)丟失了,系統(tǒng)的有效性將會失去.一些服務(wù)器,比如間歇性地發(fā)送一些數(shù)據(jù)塊.如果數(shù)據(jù)丟了的話,服務(wù)器并不想要再重新發(fā)過一次.因為當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)的時候,它可能已經(jīng)過時了.確保數(shù)據(jù)的有序性和正確性需要額外的操作的內(nèi)存消耗,額外的費用將會降低系統(tǒng)的回應(yīng)速率.
無連接的操作使用數(shù)據(jù)報協(xié)議.一個數(shù)據(jù)報是一個獨立的單元,它包含了所有的這次投遞的信息.把它想象成一個信封吧,它有目的地址和要發(fā)送的內(nèi)容.這個模式下的socket不需要連接一個目的的socket,它只是簡單地投出數(shù)據(jù)報.無連接的操作是快速的和高效的,但是數(shù)據(jù)安全性不佳.
面向連接的操作使用TCP協(xié)議.一個這個模式下的socket必須在發(fā)送數(shù)據(jù)之前與目的地的socket取得一個連接.一旦連接建立了,sockets就可以使用一個流接口:打開-讀-寫-關(guān)閉.所有的發(fā)送的信息都會在另一端以同樣的順序被接收.面向連接的操作比無連接的操作效率更低,但是數(shù)據(jù)的安全性更高.
SUN一直是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的支持者,所以在Java中支持sockets就不足為奇了.實際上,Java降低了建立一個sockets程序的難度.每一個傳輸模式都被封裝到了不同的類中.面向連接的類將會首先被我們討論
在Java中面向連接的類有兩種形式,它們分別是客戶端和服務(wù)器端.客戶端這一部分是最簡單的,所以我們先討論它.
列表9.1列出了一個簡單的客戶端的程序.它向一個服務(wù)器發(fā)出一個請求,取回一個HTML文檔,并把它顯示在控制臺上.
9.1一個簡單的socket客戶端
import java.io.*;
import java.net.*;
/**
* 一個簡單的從服務(wù)器取回一個HTML頁面的程序
* 注意:merlin是本地機器的名字
*/
public class SimpleWebClient {
public static void main(String args[])
{
try
{
// 打開一個客戶端socket連接
Socket clientSocket1 = new Socket("merlin", 80);
System.out.println("Client1: " + clientSocket1);
// 取得一個網(wǎng)頁
getPage(clientSocket1);
}
catch (UnknownHostException uhe)
{
System.out.println("UnknownHostException: " + uhe);
}
catch (IOException ioe)
{
System.err.println("IOException: " + ioe);
}
}
/**
*通過建立的連接請求一個頁面,顯示回應(yīng)然后關(guān)閉socket
*/
public static void getPage(Socket clientSocket)
{
try
{
// 需要輸入和輸出流
DataOutputStream outbound = new DataOutputStream(
clientSocket.getOutputStream() );
DataInputStream inbound = new DataInputStream(
clientSocket.getInputStream() );
// 向服務(wù)器發(fā)出HTTP請求
outbound.writeBytes("GET / HTTP/1.0 ");
// 讀出回應(yīng)
String responseLine;
while ((responseLine = inbound.readLine()) != null)
{
// 把每一行顯示出來
System.out.println(responseLine);
if ( responseLine.indexOf("") != -1 )
break;
}
// 清除
outbound.close();
inbound.close();
clientSocket.close();
}
catch (IOException ioe)
{
System.out.println("IOException: " + ioe);
}
}
}
Java面向連接的類
回憶一個,一個客戶端向一個正在監(jiān)聽的服務(wù)器socket發(fā)出一個連接.客戶端的sockets是用Socket類建立的.下面的程序建立了一個客戶端的socket并且連接到了一個主機:
Socket clientSocket = new Socket("merlin", 80);
第一個參數(shù)是你想要連接的主機的名稱,第二個參數(shù)是端口號.一個主機名稱指定了目的的名稱.端口號指定了由哪個應(yīng)用程序來接收.在我們的情況下,必須指定80,因為它是默認(rèn)的HTTP協(xié)議的端口.另外的知名的端口列在表9.1中,看:
知名的端品:
echo 7
daytime 13
daytime 13
ftp 21
telnet 23
smtp 25
finger 79
http 80
pop3 110
因為Socket類是面向連接的,它提供了一個可供讀寫的流接口.java.io包中的類可以用來訪問一個已連接的socket:
DataOutputStream outbound = new DataOutputStream(
clientSocket.getOutputStream() );
DataInputStream inbound = new DataInputStream( clientSocket.getInputStream()
);
一旦流建立了,一般的流操作就可以做了:
outbound.writeBytes("GET / HTTP/1.0 );
String responseLine;
while ( (responseLine = inbound.readLine()) != null)
{
System.out.println(responseLine);
}
以上的小程序請求了一個WEB頁面并且把它顯示出來.當(dāng)程序完成之后,連接必須關(guān)閉.
outbound.close();
inbound.close();
clientSocket.close();
注意socket流必須首先關(guān)閉.所有的的socket流必須在socket關(guān)閉之前關(guān)閉.這個小程序非常地簡單,但是所有的客戶端程序都必須遵首下面的基本的步驟:
1.建立客戶端socket連接.
2.得到socket的讀和寫的流.
3.利用流.
4.關(guān)閉流.
5.關(guān)閉socket.
使用一個服務(wù)器端的socket只是有一點復(fù)雜,它將在下面講到.
服務(wù)器Sockets
列表9.2是一個服務(wù)器應(yīng)用程序的一部分.
列表9.2 一個簡單的服務(wù)器程序
/**
* 一個監(jiān)聽端口并提供HTML文檔的程序.
*/
class SimpleWebServer {
public static void main(String args[])
{
ServerSocket serverSocket = null;
Socket clientSocket = null;
int connects = 0;
try
{
{
// 建立一個服務(wù)器socket
serverSocket = new ServerSocket(80, 5);
while (connects < 5)
{
// 等待連接
clientSocket = serverSocket.accept();
//服務(wù)連接
ServiceClient(clientSocket);
connects++;
}
serverSocket.close();
}
catch (IOException ioe)
{
System.out.println("Error in SimpleWebServer: " + ioe);
}
}
public static void ServiceClient(Socket client)
throws IOException
{
DataInputStream inbound = null;
DataOutputStream outbound = null;
try
{
// 得到IO流
inbound = new DataInputStream( client.getInputStream());
outbound = new DataOutputStream( client.getOutputStream());
//格式化輸出(回應(yīng)頭和很少的HTML文檔)
StringBuffer buffer = PrepareOutput();
String inputLine;
while ((inputLine = inbound.readLine()) != null)
{
//如果到了HTTP請求的尾部,就發(fā)送回應(yīng)
if ( inputLine.equals("") )
{
outbound.writeBytes(buffer.toString());
break;
}
}
}
finally
{
// 清除
System.out.println("Cleaning up connection: " + client);
tln("Cleaning up connection: " + client);
outbound.close();
inbound.close();
client.close();
client.close();
}
}
服務(wù)器Sockets
服務(wù)器并不是主動地建立連接.相反地,他們是被動地監(jiān)聽一個客戶端的連接請示然后給他們服務(wù).服務(wù)器是由類ServerSocket來建立的.下面的程序建立了一個服務(wù)器端socket并把它綁定到80端口:
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(80, 5);
第一個參數(shù)是服務(wù)器要監(jiān)聽的端口.第二個參數(shù)是可選的.API文檔中說明了這是一個監(jiān)聽時間,但是在傳統(tǒng)的socket程序中第二個參數(shù)是監(jiān)聽深度.一個服務(wù)器可以同時接收多個連接請求,但是每次只能處理一個.監(jiān)聽堆是一個無回答的連接請求隊列.上面的請求建立一個連接來處理最后五個請求.如果省略了后面的一個參數(shù),則默認(rèn)值是50.
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(80, 5);
一旦socket建立了并開始監(jiān)聽連接,進(jìn)來的連接將會建立并放在監(jiān)聽堆.accetp()方法把在堆中的連接取出來.
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
這個方法返回一個用來與來訪者對話的客戶端連接.服務(wù)器本身不可能建立對話,相反地,服務(wù)器socket會使用accept()方法來產(chǎn)生一個新的socket.服務(wù)器socket依舊打開并排列新的連接請求.
與客戶端socket一樣,下面的一步建立輸入和輸出流:
DataInputStream inbound = new DataInputStream( clientSocket.getInputStream() ); DataOutputStream outbound = new DataOutputStream( clientSocket.getOutputStream() );
一般的I/O操作可以在新建的流中運用.在服務(wù)器回應(yīng)前它等待客戶端發(fā)送一個空白的行.當(dāng)會話結(jié)束時,服務(wù)器關(guān)閉流和客戶端socket.如果在隊列中沒有請示將會出現(xiàn)什么情況呢?那個方法將會等待一個的到來.這個行為叫阻塞.accept()方法將會阻塞服務(wù)器線程直到一個呼叫到來.當(dāng)5個連接處理完閉之后,服務(wù)器退出.任何的在隊列中的呼叫將會被取消.
所有的服務(wù)器都要有以下的基本的步驟:
1.建立一個服務(wù)器socket并開始監(jiān)聽.
2.使用accept()方法取得新的連接.
3.建立輸入和輸出流.
4.在已有的協(xié)議上產(chǎn)生會話.
5.關(guān)閉客戶端流和socket.
6.回到第二步或者到第七步.
7.關(guān)閉服務(wù)器socket.
重復(fù)和并發(fā)服務(wù)器
這個應(yīng)用程序被當(dāng)作一個重復(fù)的服務(wù)器.因為它只有在處理完一個進(jìn)程以后才會接受另一個連接.更多的復(fù)雜服務(wù)器是并發(fā)的.它為每一個請求分配一個線程,而不是來一個處理一個.所以看起來它在同時處理多人請求.所有的商業(yè)的服務(wù)器都是并發(fā)的服務(wù)器.
Java數(shù)據(jù)報類
不像面向連接的類,數(shù)據(jù)報的客戶端和服務(wù)器端的類在表面上是一樣的.下面的程序建立了一個客戶和服務(wù)器商的數(shù)據(jù)報sockets:
DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket( 4545 );
DatagramSocket clientSocket = new DatagramSocket();
服務(wù)器用參數(shù)4545來指定端口號,由于客戶端將要呼叫服務(wù)器,客戶端可以利用可利用的端口.如果省略第二個參數(shù),程序會讓操作系統(tǒng)分配一個可用的端口.客戶端可以請求一個指定的端口,但是如果其它的應(yīng)用程序已經(jīng)綁定到這個端口之上,請求將會失敗.如果你的意圖不是作為一個服務(wù)器,最好不要指定端口.
由于流不能由交談得到,那么我么如何與一個數(shù)據(jù)報Socket進(jìn)行對話.答案在于數(shù)據(jù)報類.
接收數(shù)據(jù)報
DatagramPacket類是用來通過DatagramSocket類接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的類.packet類包括了連接信息和數(shù)據(jù).就如前面所說的一樣,數(shù)據(jù)報是自身獨立的傳輸單元.DatagramPacket類壓縮了這些單元.下面的程序表示了用一個數(shù)據(jù)報socket來接收數(shù)據(jù):
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(new byte[512], 512); clientSocket.receive(packet);
clientSocket.receive(packet);
packet的構(gòu)建器需要知道將得到的數(shù)據(jù)放在哪兒.一個512字節(jié)的緩存被建立并且作為構(gòu)建器的第二個參數(shù).每二個構(gòu)建器參數(shù)是緩存的大小.就像ServerSocket類的accept()方法一樣,receive()方法在數(shù)據(jù)可用之前將會阻塞.
發(fā)送數(shù)據(jù)報
發(fā)送數(shù)據(jù)報是非常地簡單地,所有需要的只是一個地址.地址是由InetAddress類來建立的.這個類沒有公共的構(gòu)建器,但是它有幾個static的方法,可以用來建立這個類的實例.下面的列表列出了建立InetAddress類的實例的方法:
Public InetAddress Creation Methods
InetAddress getByName(String host);
InetAddress[] getAllByName(String host);
InetAddress getLocalHost();
得到本地主機的地址是非常地有用的,只有前面兩個方法是用來發(fā)送數(shù)據(jù)包的.getByName()和getAllByName()需要目的主機的地址.第一個方法僅僅只是返回第一個符合條件的東西.第二個方法是必須的,因為一臺計算機可能有多個地址.在這種情況下,這臺計算機被稱為multi-homed.
所有的建立的方法都被標(biāo)記為static.它們必須像下面這樣得到調(diào)用:
InetAddress addr1 = InetAddress.getByName("merlin");
InetAddress addr2[] = InetAddress.getAllByName("merlin");
InetAddress addr3 = InetAddress.getLocalHost();
所有的這些調(diào)用都可以擲出一個UnknownHostException違例.如果一臺計算機沒有連接上DNS服務(wù)器,或者主機的確沒有找到,這個違例就會被擲出.如果一臺計算機沒有一個激活的TCP/IP配置,getLocalHost()也為失敗并擲出一個違例.
一旦一個地址被確定了,數(shù)據(jù)報就可以被送出了.下面的程序傳輸了一個字符串給目的socket:
String toSend = "This is the data to send!");
byte[] sendbuf = new byte[ toSend.length() ];
toSend.getBytes( 0, toSend.length(), sendbuf, 0 );
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket( sendbuf, sendbuf.length,
addr, port);
clientSocket.send( sendPacket );
首先,字符串必須被轉(zhuǎn)換成一個字節(jié)數(shù)組.然后,一個新的DatagramPacket實例必須被建立.注意構(gòu)建器的最后兩個參數(shù).因為要發(fā)送一個包,所以地址和端口必須被給定.一個applet可能可以知道它的服務(wù)器的地址,但是服務(wù)器如何知道它的客戶機的地址呢.當(dāng)任何一個包被收到后,返回的地址和端口會被解壓出來,并通過getAddress()和getPort()方法得到.這就是一個服務(wù)器如何回應(yīng)一個客戶端的包:
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket( sendbuf, sendbuf.length,
recvPacket.getAddress(), recvPacket.getPort() );
serverSocket.send( sendPacket );
不像面向連接的操作,數(shù)據(jù)報服務(wù)器服務(wù)器其實比數(shù)據(jù)報客戶端更簡單:
數(shù)據(jù)報服務(wù)器
一個數(shù)據(jù)報服務(wù)器的基本步驟:
1.在一個指定的端口上建立一個數(shù)據(jù)報socket.
2.用receive方法等待進(jìn)來的包.
3.用特定的協(xié)議來回應(yīng)收到的包.
4.回到第二步或繼續(xù)第二步.
5.關(guān)閉數(shù)據(jù)報socket.
列表9.3演示了一人簡單的數(shù)據(jù)報回應(yīng)服務(wù)器.它將回應(yīng)它收到的包.
列表9.3.一個簡單的數(shù)據(jù)報回應(yīng)服務(wù)器
import java.io.*;
import java.net.*;
public class SimpleDatagramServer
{
public static void main(String[] args)
{
DatagramSocket socket = null;
DatagramPacket recvPacket, sendPacket;
try
{
socket = new DatagramSocket(4545);
while (socket != null)
{
recvPacket= new DatagramPacket(new byte[512], 512);
socket.receive(recvPacket);
sendPacket = new DatagramPacket(
recvPacket.getData(), recvPacket.getLength(),
recvPacket.getAddress(), recvPacket.getPort() );
socket.send( sendPacket );
}
}
catch (SocketException se)
{
System.out.println("Error in SimpleDatagramServer: " + se);
}
catch (IOException ioe)
{
System.out.println("Error in SimpleDatagramServer: " + ioe);
簡單的WEB服務(wù)器
一個簡單的WEB服務(wù)器將由列表9.2這樣構(gòu)建.當(dāng)然,還必須要對方法和回應(yīng)事件進(jìn)行改進(jìn).簡單的服務(wù)器不會分析和存儲請求頭.新的WEB服務(wù)器將分析和存儲請求,為以后的處理作準(zhǔn)備.為了達(dá)到這個目的,你必須有一個包含HTTP請求的類.
HTTPrequest類
列表9.5列出了一個完整的HTTPrequest類.這個類必須包括一個請求頭所需的所有信息.
列表9.5.HTTPrequest類.
import java.io.*;
import java.util.*;
import java.net.*;
import NameValue;
/**
* 這個類有一個HTTP請求的所有信息
*/
public class HTTPrequest
{
public String version;
public String method;
public String file;
public Socket clientSocket;
public DataInputStream inbound;
public NameValue headerpairs[];
/**
* 建立一個這個類的實例
*/
public HTTPrequest()
{
version = null;
method = null;
file = null;
clientSocket = null;
inbound = null;
inbound = null;
headerpairs = new NameValue[0];
}
/**
* 加入一個名稱/值對到核心數(shù)組
*/
public void addNameValue(String name, String value)
{
try
{
NameValue temp[] = new NameValue[ headerpairs.length + 1 ];
System.arraycopy(headerpairs, 0, temp, 0, headerpairs.length);
temp[ headerpairs.length ] = new NameValue(name, value);
headerpairs = temp;
}
catch (NullPointerException npe)
{
System.out.println("NullPointerException while adding name-value:
" + npe);
}
}
/**
* 以字符串的形式歸還這個類
*/
public String toString()
{
String s = method + " " + file + " " + version + " ";
for (int x = 0; x < headerpairs.length; x++ )
s += headerpairs[x] + " ";
return s;
}
}
NameValue類簡單地存儲了兩個字符串:name 和 value.當(dāng)一個新的對要被加入時,一個新的數(shù)組將被分配.新的數(shù)組接受了舊的數(shù)組和新的成員.舊的數(shù)組然后被一個新建的對象覆蓋了