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1. 前言
基于传输层协议TCP的网络通信是可靠的、有序的、差错控制的。TCP是面向连接的、可靠的流服务协议。TCP协议中，只有实现连接的双发才可以进行通信，因此广播和多播不是基于TCP的。下面首先介绍一些Socket和ServerSocket。
服务器、客户端建立通信的过程如下：
- 服务器网络接口的IP地址为10.1.1.1。服务器端应用程序在80端口运行服务，建立ServerSocket，并监听有无连接请求。
- 客户端必须知道服务器的IP地址或主机名、服务开放端口，客户端向服务器的服务Socket(10.1.1.1:80)发起请求。
- 服务器一旦接收该请求，就会在80端口上建立一个Socket，该Socket的本地地址为10.1.1.1:80，外部地址为客户端建立的Socket（client端IP地址，client端port）。客户端port通常由操作系统指定。
- 服务器每接收一个客户端的请求，就会在服务端口上建立一个Socket，这些Socket的本地地址相同，但外部地址各不相同。每个外部地址即各个客户端的本地Socket。这样服务器既可以监听服务请求，又可以和每个客户端进行独立的通信。
- 客户端通过本地Socket与服务器进行通信、读写信息。就像打电话一样，一个号码呼叫另一个号码，一旦被呼叫者接听，通信链路就建立起来了，双方就可以通话了。
2. Socket类
2.1 Socket的通信过程
2.2 控制Socket连接
- 设置客户端的地址和端口
Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("10.1.1.1")),8888,InetAddress.getByName("10.1.1.100"),12345);
- 绑定本地地址
try{
socket = new Socket();
socket.bind(new InetSocketAddress("10.1.1.100", 12345));
scoket.connect(new InetSocketAddress("10.1.1.1", 8888));
}catch(){
}
- 连接远程服务器
见上一步，使用connect()方法去连接远程服务器
- 设置Socket建立连接的超时时间
SocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("10.1.1.1", 8888);
//创建Socket
Socket socket = new Socket;
//连接超时时间设置为10s
socket.connect(socketAddress, 10000);
- 获取Socket的输入流和输出流
服务端和客户端之间通信的Socket一旦连接，就会通过一对输入输出流进行通信。如同打电话时，一旦被叫放接听，双方通话的业务信道建立，就可以交流了。
Socket的getInputStream()方法和getOutputStream()方法分别实现获得输入流和输出流。
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
BufferedReader br = new BufferedReader(new IntputStreamReader(socket.getInputStream()));
- 获取Socket的地址端口信息
如果需要获得本地或者远程Socket的地址和端口信息，可以使用以下方法：
getInetAddress() //获得远程服务器的IP地址
getPort() //获得远程服务器的端口
getLocalAddress() //获得客户端本地的IP地址
getLocalPort() //获得客户端本地的端口
- 关闭Socket
当客户端与服务器的通信结束时，应该关闭Socket，以释放Socket占用的包括InputStream和OutputStream在内的各种资源。
if(!s.isClosed()) s.close();
//判断如果不是空的话则关闭
- Socket的状态
Socket类提供了3中方法（isBound 、isClosed 和 isConnected）来判断Socket的状态。
isBound方法用来判断Socket的绑定状态，只要曾经绑定过，即使Socket已经关闭，仍然返回true。可以理解为本地是否曾经建立过到远程主机的Socket连接。
isClosed方法用来判断Socket是否已经关闭。
isConnected方法用来判断Socket的连接状态。和isBound方法一样，即使Socket已经关闭，仍然返回true，isConnected的状态不清楚。可以理解为到远程主机的Socket是否曾经连接过。
2.3 设置Socket的选项
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| TCP_NODELAY | 表示不要延迟和缓存 |
| SO_LINGER | 表示当执行Socket的close方法时，是否立即关闭底层的socket |
| SO_REUSEADDR | 表示是否允许绑定Socket，即使之前的连接处于timeout状态 |
| SO_SNDBUF | 表示输出数据的缓冲区的大小 |
| SO_RCVBUF | 表示接收数据的缓冲区的大小 |
| SO_KEEPALIVE | 用来设置长时间处于空闲状态的Socket |
| SO_OOBINLINE | 表示是否支持发送一字节的TCP紧急数据 |
| SO_TIMEOUT | 表示Socket的输入流等待数据的超时时间 |
3. ServerSocket类
3.1 构造ServerSocket
- ServerSocket() throws IOException : 创建未绑定的服务器套接字
- ServerSocket(int port) throws IOException：创建绑定到特定端口的服务器套接字
- ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException ：创建绑定到特定端口的服务器套接字，并且连接请求队列的长度由backlog来设置
- ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr) throws IOException：创建绑定到特定端口的服务器套接字，并且连接请求队列的长度由backlog来设置，指定本地要绑定的IP地址bindAddr，一台服务器可能有多个网络接口，如果设置了bindAddr，则服务器只接收到该地址的连接请求。
3.2 ServerSocket的常用方法
- 绑定端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8000);
ServerSocket 对象创建时，如果使用无参构造方法，通常之后会做一些选项的设置，再来进行端口的绑定，则需要使用bind方法。
- 设置连接请求队列的长度
int queue = 100;
serverSocket.bind(s, queue);
若没有设置，由操作系统指定
- 获取ServerSocket的地址端口信息
- getInetAddress() : 获得服务器的本地IP地址
- getLocalPort() : 获得服务器本地监听端口
- getLocalSocketAddress() : 获得服务器的本地IP地址和监听端口
-
关闭ServerSocket
ServerSocket 建立之后，可以显示地关闭它。同Socket一样，使用close方法关闭，当关闭时，如果队列中有尚未accept的客户端请求，则会触发SocketException。 -
接收客户端的连接请求
ServerSocket的accept方法监听客户端的连接请求并且接收请求。 -
ServerSocket的状态
ServerSocket 类提供了两种方法(isBound、isClosed)来判断Socket的状态。具体可参考Socket类的相应方法。
3.3 设置ServerSocket选项
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| SO_TIMEOUT | 表示等待客户端连接的超时时间 |
| SO_REUSEADDR | 表示是否允许重复绑定Socket处于timeout状态的端口 |
| SO_RCVBUF | 设置接收数据的缓冲区的大小 |
4. 基于TCP的BIO通信
4.1 实现功能
服务器创建服务并监听端口，与客户端建立连接，并向客户端转发消息，客户端输入quit命令即可退出。
4.2 程序源代码
Server类：
package com.company.bio;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class Server {
public static void main(String[] args){
final String QUIT = "quit";
final int DEFAULT_PORT = 8888;
ServerSocket serverSocket = null;
//绑定监听端口
try{
serverSocket = new ServerSocket(DEFAULT_PORT);
System.out.println("启动服务器，监听端口"+DEFAULT_PORT);
while (true){
// 等待客户端连接
Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("客户端[" + socket.getPort() + "]已连接");
//创建IO流
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(socket.getInputStream())
);
BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(
new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())
);
String msg = null;
while ((msg = bufferedReader.readLine()) != null) {
// 读取客户端发送的消息,当对方关闭时返回null
System.out.println("客户端["+socket.getPort()+"]："+ msg);
//回复客户发送的消息
bufferedWriter.write("服务器：" + msg + "\n");
bufferedWriter.flush(); //保证缓冲区的数据发送出去
//查看客户端是否退出
if(QUIT.equals(msg)){
System.out.println("客户端["+socket.getPort()+"]已退出");
break;
}
}
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}finally {
if (serverSocket != null){
try {
serverSocket.close();
System.out.println("关闭ServerSocket");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
Client类：
package com.company.bio;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
final String QUIT = "quit";
final String DEFAULT_SERVER_HOST = "127.0.0.1";
final int DEFAULT_SERVER_PORT = 8888;
Socket socket = null;
BufferedWriter bufferedWriter = null;
try{
// 创建socket
socket = new Socket(DEFAULT_SERVER_HOST, DEFAULT_SERVER_PORT);
//创建IO流
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(socket.getInputStream())
);
bufferedWriter = new BufferedWriter(
new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())
);
//等待用户输入信息
BufferedReader consolReader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in)
);
while (true) {
String input = consolReader.readLine();
//发送消息给服务器
bufferedWriter.write(input + "\n");
bufferedWriter.flush();
//读取服务器返回的消息
String msg = bufferedReader.readLine();
System.out.println(msg);
//查看用户是否退出
if(QUIT.equals(input))break;
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}finally {
if(bufferedWriter != null){
try {
bufferedWriter.close();
System.out.println("关闭socket");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
4.3 程序效果截图
Client：
Server：
