基于Socket的Java网络编程

1，什么是Socket

　　网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换，这个双向链路的一端称为一个Socket。Socket通常用来实现客户方和服务方的连接。Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面，一个Socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定。但是，Socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种，因此两者之间是没有必然联系的。在Java环境下，Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。

TCP通信同UDP通信一样，都能实现两台计算机之间的通信，通信的两端都需要创建socket对象。

区别在于，UDP中只有发送端和接收端，不区分客户端与服务器端，计算机之间可以任意地发送数据。

而TCP通信是严格区分客户端与服务器端的，在通信时，必须先由客户端去连接服务器端才能实现通信，服务器端不可以主动连接客户端，并且服务器端程序需要事先启动，等待客户端的连接。

2，Socket通讯的过程

　　Server端Listen(监听)某个端口是否有连接请求，Client端向Server 端发出Connect(连接)请求，Server端向Client端发回Accept（接受）消息。一个连接就建立起来了。Server端和Client 端都可以通过Send，Write等方法与对方通信。

　　对于一个功能齐全的Socket，都要包含以下基本结构，其工作过程包含以下四个基本的步骤：

　　（1）创建Socket；

　　（2）打开连接到Socket的输入/出流；

　　（3）按照一定的协议对Socket进行读/写操作；

　　（4）关闭Socket.

在JDK中提供了两个类用于实现TCP程序，一个是ServerSocket类，用于表示服务器端，一个是Socket类，用于表示客户端。

通信时，首先创建代表服务器端的ServerSocket对象，该对象相当于开启一个服务，并等待客户端的连接，然后创建代表客户端的Socket对象向服务器端发出连接请求，服务器端响应请求，两者建立连接开始通信。

3、ServerSocket

该类的实例对象可以实现一个服务器端的程序

1）构造方法

ServerSocket() 创建非绑定服务器套接字。

ServerSocket(int port) 创建绑定到特定端口的服务器套接字。

ServerSocket(int port, int backlog) 利用指定的 backlog 创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号。

ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr) 使用指定的端口、侦听 backlog （最大的等待队列）和要绑定到的本地 IP 地址创建服务器。

2）方法

（1）绑定地址

bind(SocketAddress endpoint) void 　　　　　　将 ServerSocket 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）。

bind(SocketAddress endpoint, int backlog) void 　　将 ServerSocket 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）。

isBound() boolean 　　返回套接字的绑定状态。

（2）获取地址

getInetAddress() InetAddress   　　　　返回此服务器套接字的本地地址。

getLocalPort()   int　　　　　　   　　　　返回此套接字在其上侦听的端口。

getLocalSocketAddress() SocketAddress   返回此套接字绑定的端点的地址，如果尚未绑定则返回 null。

（3）设置缓冲区

setReceiveBufferSize(int size) void 将此 Socket 的 SO_RCVBUF 选项设置为指定的值。

setSendBufferSize(int size) void 将此 Socket 的 SO_SNDBUF 选项设置为指定的值。

（4）重用端口

setReuseAddress(boolean on) void 启用/禁用 SO_REUSEADDR 套接字选项。

getReuseAddress() boolean 测试是否启用 SO_REUSEADDR。

（5）接受连接

accept() Socket 侦听并接受到此套接字的连接。

（6）关闭

close() void 关闭此套接字。

isClosed() boolean 返回套接字的关闭状态。

ServerSocket对象负责监听某台计算机的某个端口号，在创建ServerSocket对象后，需要继续调用该对象的accept()方法，接收来自客户端的请求。当执行了accept()方法之后，服务器端程序会发生阻塞，直到客户端发出连接请求，accept()方法才会返回一个Scoket对象用于和客户端实现通信，程序才能继续向下执行。

4、Socket

JDK提供了一个Socket类，用于实现TCP客户端程序

（1）构造方法

Socket() 　　　　　　　　　　　　　　　　通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字

Socket(InetAddress address, int port) 　　创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。

Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort) 创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口。

Socket(Proxy proxy) 创建一个未连接的套接字并指定代理类型（如果有），该代理不管其他设置如何都应被使用。

Socket(String host, int port) 创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。

Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort) 创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口。

（2）成员方法

1）关联地址

bind(SocketAddress bindpoint) void 将套接字绑定到本地地址。

connect(SocketAddress endpoint) void 将此套接字连接到服务器。

connect(SocketAddress endpoint, int timeout) void 将此套接字连接到服务器，并指定一个超时值。

isBound() boolean 返回套接字的绑定状态。

isConnected() boolean 返回套接字的连接状态。

2）获取IP地址

getInetAddress() InetAddress     　　　　返回套接字连接的地址。

getLocalAddress() InetAddress   　　　　获取套接字绑定的本地地址。

getPort() int    返回此套接字连接到的远程端口。

getLocalPort() int 返回此套接字绑定到的本地端口。

getLocalSocketAddress() SocketAddress 返回此套接字绑定的端点的地址，如果尚未绑定则返回 null。

getRemoteSocketAddress() SocketAddress 返回此套接字连接的端点的地址，如果未连接则返回 null。

3）获取数据

getInputStream() InputStream 返回此套接字的输入流。

getOutputStream() OutputStream 返回此套接字的输出流。

getChannel() SocketChannel 返回与此数据报套接字关联的唯一 SocketChannel 对象（如果有）。

4）设置缓冲区

setReceiveBufferSize(int size) void 将此 Socket 的 SO_RCVBUF 选项设置为指定的值。

setSendBufferSize(int size) void 将此 Socket 的 SO_SNDBUF 选项设置为指定的值。

5）重用端口

setReuseAddress(boolean on) void 启用/禁用 SO_REUSEADDR 套接字选项。

getReuseAddress() boolean 测试是否启用 SO_REUSEADDR。

6）关闭

close() void 关闭此套接字。

isClosed() boolean 返回套接字的关闭状态。

5、简单的TCP网络程序

服务器端和客户端的数据传输：

要实现TCP通信需要创建一个服务器端程序和一个客户端程序，为了保证数据传输的安全性，首先需要实现服务器端程序

1）服务端

package com.sxb.socket.common.server;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * @Description socket服务端基础类：
 *              服务端监听一个端口，等待连接的到来，服务端只能被动的接收客户端的请求，不能发送响应
 * @Author ShiXinbing
 * @Date 2018/7/25 0025 15:21
 * @Version 1.0
 **/
public class SocketServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1 监听指定的端口号
        int port = 55533;
        // 2 创建ServerSocket对象
        ServerSocket server = new ServerSocket(port);

        // 3 开启server，将一直等待client的请求连接的到来
        System.out.println("server将一直等待连接的到来。。。。。");
        Socket socket = server.accept();

        // 4 建立好连接后，从socket中获取输入流，并建立缓冲区进行读取
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
            //注意指定编码格式，发送方和接收方一定要统一，建议使用UTF-8
            sb.append(new String(bytes, 0, len, "UTF-8"));
        }

        System.out.println("get message from client: " + sb);

        // 关闭资源
        inputStream.close();
        socket.close();
        server.close();
    }
}

2）客户端

package com.sxb.socket.common.client;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

/**
 * @Description 客户端通过ip和端口，连接到指定的server，然后通过Socket获得输出流，并向其输出内容，
 *              服务器会获得消息。客户端只能发送请求，不能接收响应
 * @Author ShiXinbing
 * @Date 2018/7/25 0025 15:39
 * @Version 1.0
 **/
public class SocketClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1 要连接的服务端IP地址和端口
        String ip = "127.0.0.1";
        int port = 55533;

        // 2 创建客户端对象，与服务端建立连接
        Socket socket = new Socket(ip, port);

        // 3 建立连接后获得输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        String message = "你好  shiXinBing !!!";
        outputStream.write(message.getBytes("UTF-8"));

        System.out.println("消息已发送。。。。。");

        // 4 关闭资源
        outputStream.close();
        socket.close();
    }
}

网络编程（三）——基于Socket的Java网络编程