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socket编程的三个步骤 (socket编程有必要学嘛)

🏷️ 码仔 ✍️ 每周更新程序员的成长与幽默 📅 2019-01-18 01:49:09

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作者：zskingking

博客：https://www.jianshu.com/p/b04930d2b85e

上周我们描述了传输层协议TCP、UDP，但它们毕竟只是协议，看不见摸不着，那我们怎们通过TCP、和UDP进行实际传输呢？不用着急，等看完这篇文章你一定会明白的。

Socket概述

Socket中文意思为插座的意思，专业术语称之为套接字，它把TCP/IP封装成了调用接口供开发者调用，也就是说开发者可以通过调用Socket相关API来实现网络通讯。在Java中也存在Socket相关API，主要分为两个，分别是基于UDP传输协议的Socket和基于TCP传输协议的Socket，本篇文章会对基于这两种传输协议的Socket进行详细描述。

UDP Socket

通过上节的内容我们知道UDP是无连接的，只要提供对方的IP地址和端口号就能进行数据的传输，其中IP负责定位主机端口负责定位应用。知道了目标IP和目标端口号通过Java中的UDP Socket就能进行IO传输，我们来看一下具体的代码体现

*** 发送方UDP*/public class UDPSocketSend {public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("Sender Start...");
//1.创建socket服务DatagramSocket ds = new DatagramSocket;
//2.封装数据String str = "Did you recite words today";byte bytes = str.getBytes;//地址InetAddress address =InetAddress.getByName("192.168.31.137");//参数：数据、长度、地址、端口DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,6666);
//3.发送数据包ds.send(dp);
//4.关闭socket服务ds.close;}
/*** 接收方UDP*/public class UDPSocketReceive{public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("Receiver Start...");
//1.创建udp的socket服务,并声明端口号DatagramSocket ds = new DatagramSocket(6666);
//2.创建接收数据的数据包byte bytes = new byte[1024];DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
//3.将数据接收到数据包中，为阻塞式方法ds.receive(dp);
//4.解析数据InetAddress address = dp.getAddress;//发送方IPint port = dp.getPort;//发送方端口String content = new String(dp.getData,0,dp.getLength);System.out.println("address:"+address+"---port:"+port+"---content:"+content);
//关闭服务ds.close;}}

分别启动发送方和接收方，我们来看一下打印结果

发送方：

Sender Start...

接收方：

Receiver Start...address:/192.168.31.137---port:65037---content:Did you recite words today

成功接收到消息，并打印出发送方IP和端口，下面我来个大家撸一遍步骤

发送方：

  • 首先创建udp的socket服务

  • 将需要发送的数据放在数据包DatagramSocket中，DatagramSocket会根据UDP协议对数据包、IP、端口号进行封装

  • 通过udp的socket服务将数据包发送

  • 最后将udp服务关闭

接收方：

  • 创建udp的socket服务，并且明确自己的端口号

  • 创建DatagramSocket用来解析数据接收到的数据包

  • 将数据接收到数据包DatagramSocket中

  • 通过DatagramSocket解析数据

  • 关闭服务

整个UDP发送数据的流程就是这样

注意点：

  • 为UDP是无连接的不可靠传输，所以接收方需要在发送方发送数据之前就启动，否则会接收不到数据，也就是说必须先运行UDPSocketReceive再运行UDPSocketSend。

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聊天实例

把上面的例子进行一些小改动就可以实现聊天功能

public class UDPSocket1 {public static void main(String[] args) {try {new Thread(new Runnable {@Overridepublic void run {try {receive;} catch (IOException e) {e.printStackTrace;}}}).start;send;} catch (IOException e) {e.printStackTrace;}}
//接收消息方法private static void receive throws IOException {System.out.println("UDOSocket1 Receiver Start...");
//1.创建udp的socket服务,并声明端口号DatagramSocket ds = new DatagramSocket(6666);//无限循环，一直处于接收状态while (true) {//2.创建接收数据的数据包byte bytes = new byte[1024];DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
//3.将数据接收到数据包中ds.receive(dp);
//4.解析数据String content = new String(dp.getData, 0, dp.getLength);System.out.println("UDPSocket1 Receive:" + content);}}
private static void send throws IOException {//1.创建socket服务DatagramSocket ds = new DatagramSocket;
//将键盘输入的信息转换成输入流再放入到缓冲区BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));String line = ;while ((line=br.readLine)!=){//2.封装数据byte bytes = line.getBytes;//地址InetAddress address =InetAddress.getByName("192.168.31.137");//参数：数据、长度、地址、端口DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,7777);
//3.发送数据包ds.send(dp);}
//4.关闭socket服务ds.close;}}
public class UDPSocket2 {public static void main(String[] args){try {new Thread(new Runnable {@Overridepublic void run {try {receive;} catch (IOException e) {e.printStackTrace;}}}).start;send;} catch (IOException e) {e.printStackTrace;}}
//接收消息方法private static void receive throws IOException {System.out.println("UDOSocket2 Receiver Start...");
//1.创建udp的socket服务,并声明端口号DatagramSocket ds = new DatagramSocket(7777);//无限循环，一直处于接收状态while (true) {//2.创建接收数据的数据包byte bytes = new byte[1024];DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
//3.将数据接收到数据包中ds.receive(dp);
//4.解析数据String content = new String(dp.getData, 0, dp.getLength);System.out.println("UDPSocket2 Receive:" + content);}//关闭服务// ds.close;}
private static void send throws IOException {//1.创建socket服务DatagramSocket ds = new DatagramSocket;
//将键盘输入的信息转换成输入流再放入到缓冲区BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));String line = ;while ((line=br.readLine)!=){//2.封装数据byte bytes = line.getBytes;//地址InetAddress address =InetAddress.getByName("192.168.31.137");//参数：数据、长度、地址、端口DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,6666);
//3.发送数据包ds.send(dp);}
//4.关闭socket服务ds.close;}}

在接收方方法写一个无限循环让其处于持续接收状态，发送发通过对键盘录入加回车进行消息的发送，并且两个端点都具备发送和接收功能。需要注意的是receive会执行一个无限循环，所以receive和send必须位于不同线程，否则会导致无法发送消息从而也接收不到消息。

来看打印结果：UDPSocket1

UDPSocket Receiver Start...UDPSocket Receive:hello udp1heelo udp2

UDPSocket2

UDPSocket2 Receiver Start...hello udp1UDPSocket2 Receive:hello udp2

我在UDPSocket1 的控制台中输入了：“hello udp2”、在UDPSocket2 的控制台中输入了：“hello udp1”，接收内容和发送内容完全一致，一个简单的聊天功能就实现了，希望不熟悉的朋友也可以敲一遍代码练一遍。

TCP Socket

TCP基于client-server是面向连接的可靠传输，上篇文章我们也讲解了TCP安全传输机制，可谓是相当复杂，如果需要个人对TCP协议进行封装显然大多数开发者是很难实现的，所以Java也为开发者提供了基于TCP的Socket，不同于UDP，TCP Socket分为Socket和ServerSocket对应着client和server，下面我来用代码实现一个简单的TCP通讯功能：

客户端：

//客户端public class TCPClient {public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建TCP客户端Socket服务Socket client = new Socket;//2.与服务端进行连接InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("192.168.31.137",10000);client.connect(address);//3.连接成功后获取客户端Socket输出流OutputStream outputStream = client.getOutputStream;//4.通过输出流往服务端写入数据outputStream.write("hello server".getBytes);//5.关闭流client.close;}}

首先创建一个Socket和InetSocketAddress ，然后通过Socket的connect方法进行连接，连接成功后可以获取到输出流，通过该输出流就可以向服务端传输数据。

服务端：

public class TCPServer {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建服务端Socket并明确端口号ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10000);//2.获取到客户端的SocketSocket socket = serverSocket.accept;//3.通过客户端的Socket获取到输入流InputStream inputStream = socket.getInputStream;//4.通过输入流获取到客户端传递的数据BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));String line = ;while ((line = bufferedReader.readLine)!=){System.out.println(line);}
//5.关闭流socket.close;serverSocket.close;}

首先创建一个服务端Socket并明确端口号，通过accept方法获取到链接过来的客户端Socket，从客户端Socket中获取输入流，最后由输入流读取客户端传输来的数据。

我们来看看服务端的打印结果：

hello server

成功接收到客户端发来的数据

注意点：

  • 一个服务端是可以同时和多个客户端进行通信的，那么它是如何区分不同客户端呢？从上面代码我们可以看到，服务端首先通过accept获取到客户端Socket，然后通过客户端的Socket获取的流进行通讯，这也让服务端得以区分每个客户端。

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文件传输实例

流程：客户端上传一个文件到服务端，服务端收到文件后进行保存，保存成功后给客户端一个响应。

客户端代码

public class TCPUploadClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建TCP客户端Socket服务Socket client = new Socket;
//2.与服务端进行连接InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("192.168.31.137",10001);client.connect(address);
//3.读取客户端文件FileInputStream fis = new FileInputStream("E://girl.jpg");
//4.获取输出流OutputStream outputStream = client.getOutputStream;
//5.将文件写入到服务端byte bytes = new byte[1024];int len = 0;while ((len = fis.read(bytes))!=-1){outputStream.write(bytes,0,len);}
//6.通知服务器数据写入完毕client.shutdownOutput;
//7.读取服务端响应的数据InputStream inputStream = client.getInputStream;BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));String line = br.readLine;System.out.println(line);
//8.关闭流inputStream.close;fis.close;client.close;}}

创建Socket并连接，读取本地文件输入流，将文件写入到服务端，写入成功后读取服务端返回的数据。

服务端代码

public class TCPUploadServer {public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建客户端SocketServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10001);
//2.获取到客户端SocketSocket socket = serverSocket.accept;
//3.通过客户端Socket获取到输入流InputStream is = socket.getInputStream;
//4.将流以文件的形式写入到磁盘File dir = new File("F://tcp");//如果文件夹不存在就创建文件夹if(!dir.exists){dir.mkdirs;}File file = new File(dir,"girl.jpg");FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);byte bytes = new byte[1024];int len = 0;while ((len = is.read(bytes))!=-1){fos.write(bytes,0,len);}
//5.通知客户端文件保存完毕OutputStream os = socket.getOutputStream;os.write("success".getBytes);
//6.关闭流fos.close;os.close;socket.close;}}

创建Socket并获取到客户端Socket和输入流，在F盘的tcp目录下创建一个文件，将从客户端读取到的数据输出到文件中，保存成功后给客户端返回''success''

这样我们就实现了一哥客户端上传文件的功能，还是比较简单的，希望大家也能够跟着代码敲一遍。

TCP Socket多线程应用

细心的同学可能已经发现，上面我们的实例中一个服务端只能接收一个客户端的一次请求，这显然是不符合实际的，那么如何使一个服务端同时服务多个客户端呢？接着撸代码

//客户端1public class TCPClient1 {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("TCPClient1 Start...");//1.创建TCP客户端Socket服务Socket client = new Socket;
//2.与服务端进行连接InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("192.168.31.137",10004);client.connect(address);
//3.连接成功后获取客户端Socket输出流OutputStream outputStream = client.getOutputStream;
//4.通过输出流往服务端写入数据outputStream.write("Hello my name is Client1".getBytes);
//5.告诉服务端发送完毕client.shutdownOutput;
//6.读取服务端返回数据InputStream is = client.getInputStream;byte bytes = new byte[1024];int len = is.read(bytes);System.out.println(new String(bytes,0,len));
//7.关闭流client.close;}}
//客户端2public class TCPClient2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("TCPClient2 Start...");
//1.创建TCP客户端Socket服务Socket client = new Socket;
//2.与服务端进行连接InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("192.168.31.137",10004);client.connect(address);
//3.连接成功后获取客户端Socket输出流OutputStream outputStream = client.getOutputStream;
//4.通过输出流往服务端写入数据outputStream.write("Hello my name is Client2".getBytes);
//5.告诉服务端发送完毕client.shutdownOutput;
//6.读取服务端返回数据InputStream is = client.getInputStream;byte bytes = new byte[1024];int len = is.read(bytes);System.out.println(new String(bytes,0,len));
//7.关闭流client.close;}}//服务端public class TCPServer {public static void main(String[] args) throws IOException {receive;}
private static void receive throws IOException {System.out.println("Server Start...");//创建服务端Socket并明确端口号ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10004);
while (true){//获取到客户端的SocketSocket socket = serverSocket.accept;//通过客户端的Socket获取到输入流InputStream is = socket.getInputStream;
//通过输入流获取到客户端传递的数据byte bytes = new byte[1024];int len = is.read(bytes);System.out.println(new String(bytes,0,len));
//将客户端发来的数据原封不动返回OutputStream os = socket.getOutputStream;os.write(new String(bytes,0,len).getBytes);//关闭连接socket.close;}}}

客户端1控制台

TCPClient1 Start...Hello my name is Client1

客户端2控制台

TCPClient2 Start...Hello my name is Client2

这样就可以实现一个服务端服务多个客户端

细心的同学可能又发现了，上面的写法是存在问题的，由于服务端始终都在主线程中处理请求，所以客户端的请求需要被服务端排队处理，举个例子：Client1对服务端进行了一次请求，服务端在响应Client1之前是不会接受其他请求的，显然这是不符合逻辑的，真正的服务器是要具备并发处理的。而多线程恰好能解决这个问题，我们来看修改之后的服务端代码

public class TCPServer {public static void main(String[] args) throws IOException {receive;}
private static void receive throws IOException {System.out.println("Server Start...");
//创建服务端Socket并明确端口号ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10004);while (true){//获取到客户端的Socketfinal Socket socket = serverSocket.accept;//通过线程执行客户端请求new Thread(new Runnable {@Overridepublic void run {try {//通过客户端的Socket获取到输入流InputStream is = socket.getInputStream;
//通过输入流获取到客户端传递的数据byte bytes = new byte[1024];int len = is.read(bytes);System.out.println(new String(bytes,0,len));
//将客户端发来的数据原封不动返回OutputStream os = socket.getOutputStream;os.write(new String(bytes,0,len).getBytes);//关闭连接socket.close;} catch (IOException e) {e.printStackTrace;}}}).start;
}}}

运行效果适合加线程之前是一样的，但这种方式效率更高。

本篇文章叙述了基于UDP和TCP的Socket，UDP是无连接的，所以UDP Socket在发送数据的时候只需要目标IP和端口即可发送。TCP是面向连接的并且是基于client-server模式，在传输数据前需要进行连接，可以通过多线程技术实现并发处理客户端请求。本篇文章内容还是比较简单的，希望大家能把文章中代码自己敲一遍，掌握Socket的同时也能让你自己UDP和TCP的理解更加深刻。

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