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		8.3 基于Socket（套接字）的低層次Java網(wǎng)絡(luò)編程 

          　　8.3.1 Socket通訊 

          　　網(wǎng)絡(luò)上的兩個(gè)程序通過一個(gè)雙向的通訊連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，這個(gè)雙向鏈路的一端稱為一個(gè)Socket。Socket通常用來實(shí)現(xiàn)客戶方和服務(wù)方的連接。Socket是TCP/IP協(xié)議的一個(gè)十分流行的編程界面，一個(gè)Socket由一個(gè)IP地址和一個(gè)端口號唯一確定。 

          　　在傳統(tǒng)的UNIX環(huán)境下可以操作TCP/IP協(xié)議的接口不止Socket一個(gè)，Socket所支持的協(xié)議種類也不光TCP/IP一種，因此兩者之間是沒有必然聯(lián)系的。在Java環(huán)境下，Socket編程主要是指基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程。 

          　　說Socket編程是低層次網(wǎng)絡(luò)編程并不等于它功能不強(qiáng)大，恰恰相反，正因?yàn)閷哟蔚停琒ocket編程比基于URL的網(wǎng)絡(luò)編程提供了更強(qiáng)大的功能和更靈活的控制，但是卻要更復(fù)雜一些。由于Java本身的特殊性，Socket編程在Java中可能已經(jīng)是層次最低的網(wǎng)絡(luò)編程接口，在Java中要直接操作協(xié)議中更低的層次，需要使用Java的本地方法調(diào)用（JNI），在這里就不予討論了。 

          　　8.3.2 Socket通訊的一般過 

          　　前面已經(jīng)提到Socket通常用來實(shí)現(xiàn)C/S結(jié)構(gòu)。 

          　　使用Socket進(jìn)行Client/Server程序設(shè)計(jì)的一般連接過程是這樣的：Server端Listen(監(jiān)聽)某個(gè)端口是否有連接請求， Client端向Server端發(fā)出Connect(連接)請求，Server端向Client端發(fā)回Accept（接受）消息。一個(gè)連接就建立起來了。 Server端和Client端都可以通過Send，Write等方法與對方通信。 

          　　對于一個(gè)功能齊全的Socket，都要包含以下基本結(jié)構(gòu)，其工作過程包含以下四個(gè)基本的步驟： 
          　?。?） 創(chuàng)建Socket； 
          　?。?） 打開連接到Socket的輸入/出流； 
          　?。?） 按照一定的協(xié)議對Socket進(jìn)行讀/寫操作； 
          　　（4） 關(guān)閉Socket. 

          　　第三步是程序員用來調(diào)用Socket和實(shí)現(xiàn)程序功能的關(guān)鍵步驟，其他三步在各種程序中基本相同。 

          　　以上4個(gè)步驟是針對TCP傳輸而言的，使用UDP進(jìn)行傳輸時(shí)略有不同，在后面會有具體講解。 

          　　8.3.3 創(chuàng)建Socket 

          　　java在包java.net中提供了兩個(gè)類Socket和ServerSocket，分別用來表示雙向連接的客戶端和服務(wù)端。這是兩個(gè)封裝得非常好的類，使用很方便。其構(gòu)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分別是雙向連接中另一方的IP地址、主機(jī)名和端口號，stream指明socket是流socket還是數(shù)據(jù)報(bào) socket，localPort表示本地主機(jī)的端口號，localAddr和bindAddr是本地機(jī)器的地址（ServerSocket的主機(jī)地址），impl是socket的父類，既可以用來創(chuàng)建serverSocket又可以用來創(chuàng)建Socket。count則表示服務(wù)端所能支持的最大連接數(shù)。例如： 
          　　Socket client = new Socket("127.0.01.", 80); 
          　　ServerSocket server = new ServerSocket(80); 

          　　注意，在選擇端口時(shí)，必須小心。每一個(gè)端口提供一種特定的服務(wù)，只有給出正確的端口，才能獲得相應(yīng)的服務(wù)。0~1023的端口號為系統(tǒng)所保留，例如 http服務(wù)的端口號為80,telnet服務(wù)的端口號為21,ftp服務(wù)的端口號為23, 所以我們在選擇端口號時(shí)，最好選擇一個(gè)大于1023的數(shù)以防止發(fā)生沖突。 

          　　在創(chuàng)建socket時(shí)如果發(fā)生錯(cuò)誤，將產(chǎn)生IOException，在程序中必須對之作出處理。所以在創(chuàng)建Socket或ServerSocket是必須捕獲或拋出例外。 

          　　8.3.4 客戶端的Socket 

          　　下面是一個(gè)典型的創(chuàng)建客戶端Socket的過程。 
          　　　try{ 
          　　　　　Socket socket=new Socket("127.0.0.1",4700); 
          　　　　　//127.0.0.1是TCP/IP協(xié)議中默認(rèn)的本機(jī)地址 
          　　　}catch(IOException e){ 
          　　　　　System.out.println("Error:"+e); 
          　　　} 

          　　這是最簡單的在客戶端創(chuàng)建一個(gè)Socket的一個(gè)小程序段，也是使用Socket進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊的第一步，程序相當(dāng)簡單，在這里不作過多解釋了。在后面的程序中會用到該小程序段。 


          　　8.3.5 服務(wù)器端的ServerSocket 

          　　下面是一個(gè)典型的創(chuàng)建Server端ServerSocket的過程。 
          　　ServerSocket server=null; 
          　　try { 
          　　　　　server=new ServerSocket(4700); 
          　　　　　//創(chuàng)建一個(gè)ServerSocket在端口4700監(jiān)聽客戶請求 
          　　}catch(IOException e){ 
          　　　　　System.out.println("can not listen to :"+e); 
          　　} 
          　　Socket socket=null; 
          　　try { 
          　　　　socket=server.accept(); 
          　　　　//accept()是一個(gè)阻塞的方法，一旦有客戶請求，它就會返回一個(gè)Socket對象用于同客戶進(jìn)行交互 
          　　}catch(IOException e){ 
          　　　　System.out.println("Error:"+e); 
          　　} 

          　　以上的程序是Server的典型工作模式，只不過在這里Server只能接收一個(gè)請求，接受完后Server就退出了。實(shí)際的應(yīng)用中總是讓它不停的循環(huán)接收，一旦有客戶請求，Server總是會創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)線程來服務(wù)新來的客戶，而自己繼續(xù)監(jiān)聽。程序中accept()是一個(gè)阻塞函數(shù)，所謂阻塞性方法就是說該方法被調(diào)用后，將等待客戶的請求，直到有一個(gè)客戶啟動(dòng)并請求連接到相同的端口，然后accept()返回一個(gè)對應(yīng)于客戶的socket。這時(shí)，客戶方和服務(wù)方都建立了用于通信的socket，接下來就是由各個(gè)socket分別打開各自的輸入/輸出流。 

          　　8.3.6 打開輸入/出流 

          　　類Socket提供了方法getInputStream ()和getOutStream()來得到對應(yīng)的輸入/輸出流以進(jìn)行讀/寫操作，這兩個(gè)方法分別返回InputStream和OutputSteam類對象。為了便于讀/寫數(shù)據(jù)，我們可以在返回的輸入/輸出流對象上建立過濾流，如DataInputStream、DataOutputStream或 PrintStream類對象，對于文本方式流對象，可以采用InputStreamReader和OutputStreamWriter、 PrintWirter等處理。 

          　　例如： 
          　　PrintStream os=new PrintStream(new BufferedOutputStreem(socket.getOutputStream())); 
          　　DataInputStream is=new DataInputStream(socket.getInputStream()); 
          　　PrintWriter out=new PrintWriter(socket.getOutStream(),true); 
          　　BufferedReader in=new ButfferedReader(new InputSteramReader(Socket.getInputStream())); 

          　　輸入輸出流是網(wǎng)絡(luò)編程的實(shí)質(zhì)性部分，具體如何構(gòu)造所需要的過濾流，要根據(jù)需要而定，能否運(yùn)用自如主要看讀者對Java中輸入輸出部分掌握如何。 

          　　8.3.7 關(guān)閉Socket 

          　　每一個(gè)Socket存在時(shí)，都將占用一定的資源，在Socket對象使用完畢時(shí)，要其關(guān)閉。關(guān)閉Socket可以調(diào)用Socket的Close（）方法。在關(guān)閉Socket之前，應(yīng)將與Socket相關(guān)的所有的輸入/輸出流全部關(guān)閉，以釋放所有的資源。而且要注意關(guān)閉的順序，與Socket相關(guān)的所有的輸入/輸出該首先關(guān)閉，然后再關(guān)閉Socket。 
          　　os.close(); 
          　　is.close(); 
          　　socket.close(); 

          　　盡管Java有自動(dòng)回收機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)資源最終是會被釋放的。但是為了有效的利用資源，建議讀者按照合理的順序主動(dòng)釋放資源。 

          　　8.3.8 簡單的Client/Server程序設(shè)計(jì) 

          　　下面我們給出一個(gè)用Socket實(shí)現(xiàn)的客戶和服務(wù)器交互的典型的C/S結(jié)構(gòu)的演示程序，讀者通過仔細(xì)閱讀該程序，會對前面所討論的各個(gè)概念有更深刻的認(rèn)識。程序的意義請參考注釋。 

          　　1. 客戶端程序 

          　　import java.io.*; 
          　　import java.net.*; 
          　　public class TalkClient { 
          　　　　public static void main(String args[]) { 
          　　　　　　try{ 
          　　　　　　　　Socket socket=new Socket("127.0.0.1",4700); 
          　　　　　　　　//向本機(jī)的4700端口發(fā)出客戶請求 
          　　　　　　　　BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
          　　　　　　　　//由系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備構(gòu)造BufferedReader對象 
          　　　　　　　　PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream()); 
          　　　　　　　　//由Socket對象得到輸出流，并構(gòu)造PrintWriter對象 
          　　　　　　　　BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); 
          　　　　　　　　//由Socket對象得到輸入流，并構(gòu)造相應(yīng)的BufferedReader對象 
          　　　　　　　　String readline; 
          　　　　　　　　readline=sin.readLine(); //從系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入一字符串 
          　　　　　　　　while(!readline.equals("bye")){ 
          　　　　　　　　//若從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入的字符串為 "bye"則停止循環(huán) 
          　　　　　　　　　　os.println(readline); 
          　　　　　　　　　　//將從系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入的字符串輸出到Server 
          　　　　　　　　　　os.flush(); 
          　　　　　　　　　　//刷新輸出流，使Server馬上收到該字符串 
          　　　　　　　　　　System.out.println("Client:"+readline); 
          　　　　　　　　　　//在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸出上打印讀入的字符串 
          　　　　　　　　　　System.out.println("Server:"+is.readLine()); 
          　　　　　　　　　　//從Server讀入一字符串，并打印到標(biāo)準(zhǔn)輸出上 
          　　　　　　　　　　readline=sin.readLine(); //從系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入一字符串 
          　　　　　　　　} //繼續(xù)循環(huán) 
          　　　　　　　　os.close(); //關(guān)閉Socket輸出流 
          　　　　　　　　is.close(); //關(guān)閉Socket輸入流 
          　　　　　　　　socket.close(); //關(guān)閉Socket 
          　　　　　　}catch(Exception e) { 
          　　　　　　　　System.out.println("Error"+e); //出錯(cuò)，則打印出錯(cuò)信息 
          　　　　　　} 
          　　} 
          　　} 2. 服務(wù)器端程序 

          　　import java.io.*; 
          　　import java.net.*; 
          　　import java.applet.Applet; 
          　　public class TalkServer{ 
          　　　　public static void main(String args[]) { 
          　　　　　　try{ 
          　　　　　　　　ServerSocket server=null; 
          　　　　　　　　try{ 
          　　　　　　　　　　server=new ServerSocket(4700); 
          　　　　　　　　//創(chuàng)建一個(gè)ServerSocket在端口4700監(jiān)聽客戶請求 
          　　　　　　　　}catch(Exception e) { 
          　　　　　　　　　　System.out.println("can not listen to:"+e); 
          　　　　　　　　//出錯(cuò)，打印出錯(cuò)信息 
          　　　　　　　　} 

          　　　　　　　　Socket socket=null; 
          　　　　　　　　try{ 
          　　　　　　　　　　socket=server.accept(); 
          　　　　　　　　　　//使用accept()阻塞等待客戶請求，有客戶 
          　　　　　　　　　　//請求到來則產(chǎn)生一個(gè)Socket對象，并繼續(xù)執(zhí)行 
          　　　　　　　　}catch(Exception e) { 
          　　　　　　　　　　System.out.println("Error."+e); 
          　　　　　　　　　　//出錯(cuò)，打印出錯(cuò)信息 
          　　　　　　　　} 
          　　　　　　　　String line; 
          　　　　　　　　BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); 
          　　　　　　　　　//由Socket對象得到輸入流，并構(gòu)造相應(yīng)的BufferedReader對象 
          　　　　　　　　PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream()); 
          　　　　　　　　　//由Socket對象得到輸出流，并構(gòu)造PrintWriter對象 
          　　　　　　　　BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
          　　　　　　　　　//由系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備構(gòu)造BufferedReader對象 

          　　　　　　　　System.out.println("Client:"+is.readLine()); 
          　　　　　　　　//在標(biāo)準(zhǔn)輸出上打印從客戶端讀入的字符串 
          　　　　　　　　line=sin.readLine(); 
          　　　　　　　　//從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入一字符串 
          　　　　　　　　while(!line.equals("bye")){ 
          　　　　　　　　//如果該字符串為 "bye"，則停止循環(huán) 
          　　　　　　　　　　os.println(line); 
          　　　　　　　　　　//向客戶端輸出該字符串 
          　　　　　　　　　　os.flush(); 
          　　　　　　　　　　//刷新輸出流，使Client馬上收到該字符串 
          　　　　　　　　　　System.out.println("Server:"+line); 
          　　　　　　　　　　//在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸出上打印讀入的字符串 
          　　　　　　　　　　System.out.println("Client:"+is.readLine()); 
          　　　　　　　　　　//從Client讀入一字符串，并打印到標(biāo)準(zhǔn)輸出上 
          　　　　　　　　　　line=sin.readLine(); 
          　　　　　　　　　　//從系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入一字符串 
          　　　　　　　　} 　//繼續(xù)循環(huán) 
          　　　　　　　　os.close(); //關(guān)閉Socket輸出流 
          　　　　　　　　is.close(); //關(guān)閉Socket輸入流 
          　　　　　　　　socket.close(); //關(guān)閉Socket 
          　　　　　　　　server.close(); //關(guān)閉ServerSocket 
          　　　　　　}catch(Exception e){ 
          　　　　　　　　System.out.println("Error:"+e); 
          　　　　　　　　//出錯(cuò)，打印出錯(cuò)信息 
          　　　　　　} 
          　　　　} 
          　　} 

          　　從上面的兩個(gè)程序中我們可以看到，socket四個(gè)步驟的使用過程。讀者可以分別將Socket使用的四個(gè)步驟的對應(yīng)程序段選擇出來，這樣便于讀者對socket的使用有進(jìn)一步的了解。 

          　　讀者可以在單機(jī)上試驗(yàn)該程序，最好是能在真正的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下試驗(yàn)該程序，這樣更容易分辨輸出的內(nèi)容和客戶機(jī)，服務(wù)器的對應(yīng)關(guān)系。同時(shí)也可以修改該程序，提供更為強(qiáng)大的功能，或更加滿足讀者的意圖。 

          　　 

          　　8.3.9 支持多客戶的client/server程序設(shè)計(jì) 

          　　前面提供的Client/Server程序只能實(shí)現(xiàn)Server和一個(gè)客戶的對話。在實(shí)際應(yīng)用中，往往是在服務(wù)器上運(yùn)行一個(gè)永久的程序，它可以接收來自其他多個(gè)客戶端的請求，提供相應(yīng)的服務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)在服務(wù)器方給多個(gè)客戶提供服務(wù)的功能，需要對上面的程序進(jìn)行改造，利用多線程實(shí)現(xiàn)多客戶機(jī)制。服務(wù)器總是在指定的端口上監(jiān)聽是否有客戶請求，一旦監(jiān)聽到客戶請求，服務(wù)器就會啟動(dòng)一個(gè)專門的服務(wù)線程來響應(yīng)該客戶的請求，而服務(wù)器本身在啟動(dòng)完線程之后馬上又進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)，等待下一個(gè)客戶的到來。 

          　　客戶端的程序和上面程序是完全一樣的，讀者如果仔細(xì)閱讀過上面的程序，可以跳過不讀，把主要精力集中在Server端的程序上。 

          　　2. 服務(wù)器端程序: MultiTalkServer.java 

          　　import java.io.*; 
          　　import java.net.*; 
          　　import ServerThread; 
          　　public class MultiTalkServer{ 
          　　　static int clientnum=0; //靜態(tài)成員變量，記錄當(dāng)前客戶的個(gè)數(shù) 
          　　　public static void main(String args[]) throws IOException { 
          　　　　ServerSocket serverSocket=null; 
          　　　　boolean listening=true; 
          　　　　try{ 
          　　　　　　serverSocket=new ServerSocket(4700); 
          　　　　　　//創(chuàng)建一個(gè)ServerSocket在端口4700監(jiān)聽客戶請求 
          　　　　}catch(IOException e) { 
          　　　　　　System.out.println("Could not listen on port:4700."); 
          　　　　　　//出錯(cuò)，打印出錯(cuò)信息 
          　　　　　　System.exit(-1); //退出 
          　　　　} 
          　　　　while(listening){ //永遠(yuǎn)循環(huán)監(jiān)聽 
          　　　　　　new ServerThread(serverSocket.accept(),clientnum).start(); 
          　　　　　　//監(jiān)聽到客戶請求，根據(jù)得到的Socket對象和 
          　　　　　　　客戶計(jì)數(shù)創(chuàng)建服務(wù)線程，并啟動(dòng)之 
          　　　　　　clientnum++; //增加客戶計(jì)數(shù) 
          　　　　} 
          　　　　serverSocket.close(); //關(guān)閉ServerSocket 
          　　} 
          　　} 

          　　3. 程序ServerThread.java 

          　　import java.io.*; 
          　　import java.net.*; 
          　　public class ServerThread extends Thread{ 
          　　　Socket socket=null; //保存與本線程相關(guān)的Socket對象 
          　　　int clientnum; //保存本進(jìn)程的客戶計(jì)數(shù) 
          　　　public ServerThread(Socket socket,int num) { //構(gòu)造函數(shù) 
          　　　　this.socket=socket; //初始化socket變量 
          　　　　clientnum=num+1; //初始化clientnum變量 
          　　　} 
          　　　public void run() { //線程主體 
          　　　　try{ 
          　　　　　　String line; 
          　　　　　　BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); 
          　　//由Socket對象得到輸入流，并構(gòu)造相應(yīng)的BufferedReader對象 
          　　　　　　PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream()); 
          　　　　　　//由Socket對象得到輸出流，并構(gòu)造PrintWriter對象 
          　　　　　　BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
          　　　　　　//由系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備構(gòu)造BufferedReader對象 
          　　　　　　System.out.println("Client:"+ clientnum +is.readLine()); 
          　　　　　　//在標(biāo)準(zhǔn)輸出上打印從客戶端讀入的字符串 
          　　　　　　line=sin.readLine(); 
          　　　　　　//從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入一字符串 
          　　　　　　while(!line.equals("bye")){ 
          　　　　　　//如果該字符串為 "bye"，則停止循環(huán) 
          　　　　　　　　os.println(line); 
          　　　　　　　　//向客戶端輸出該字符串 
          　　　　　　　　os.flush(); 
          　　　　　　　　//刷新輸出流，使Client馬上收到該字符串 
          　　　　　　　　System.out.println("Server:"+line); 
          　　　　　　　　//在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸出上打印該字符串 
          　　　　　　　　System.out.println("Client:"+ clientnum +is.readLine()); 
          　　　　　　　　//從Client讀入一字符串，并打印到標(biāo)準(zhǔn)輸出上 
          　　　　　　　　line=sin.readLine(); 
          　　　　　　　　//從系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入一字符串 
          　　　　　　} //繼續(xù)循環(huán) 
          　　　　　　os.close(); //關(guān)閉Socket輸出流 
          　　　　　　is.close(); //關(guān)閉Socket輸入流 
          　　　　　　socket.close(); //關(guān)閉Socket 
          　　　　　　server.close(); //關(guān)閉ServerSocket 
          　　　　　}catch(Exception e){ 
          　　　　　　System.out.println("Error:"+e); 
          　　　　　　//出錯(cuò)，打印出錯(cuò)信息 
          　　　　　} 
          　　　} 
          　　} 

          　　通過以上的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)該對Java的面向流的網(wǎng)絡(luò)編程有了一個(gè)比較全面的認(rèn)識，這些都是基于TCP的應(yīng)用，后面我們將介紹基于UDP的Socket編程          

	
          
	
	
          
		posted on 2006-11-05 11:42 周游世界 閱讀(601) 評論(0)  編輯  收藏  所屬分類: 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 
	
          

          







          
	    
    




          








          

				

          




    







          
        
	




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