Java实现socket通信

最近老师布置了socket通信的课后实验，正好借这个机会梳理一下。

Java提供了非常强大的网络功能，借助网络类库可以实现网络底层的通信。TCP/IP网络中常用的传输协议是TCP与UDP，传输层通过协议控制端点到端点的通信，其中每一个端点便是由socket定义。socket可分为无连接的数据报socket和面向连接的流模式socket，分别对应与UDP和TCP服务。

无连接的数据报socket
对应的是UDP传输协议，它不提供可靠性，在传送数据报之前不需要与接收方建立连接，因此不保证数据会传输到目的地

首先服务器需要创建DatagramSocket并且提供一个端口号，表示在该端口创建一个监听服务，创建数据包时刻准备接受客户端发送过来的数据。

public class Receiver {

    /**
     * @param args
     * @throws SocketException 
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        byte[] buf=new byte[5];
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket(5000);
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buf, 5);
        socket.receive(packet);
        byte[] data=packet.getData();
        String str = new String(data);
        System.out.print(str+"\n");
        socket.close();
    }
}

而客户端也需要创建DatagramSocket 对象，不需要提供端口号，它只顾发送数据。然后在创建数据包时指定服务器的主机ip及端口号，并将数据发送。

package test;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketAddress;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknownHostException;

public class Sender{
    public static void main(String[] args) throws IOException{  
        String text="hello";
        byte[] buf=text.getBytes();
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket();
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buf, 5, InetAddress.getByName("localhost"), 5000);
        socket.send(packet);
        socket.close();
    }
}

面向连接的流模式socket
对应的是TCP传输协议，与UDP不同的是，在发送数据包之前双方需要建立一个TCP连接，并且还提供超时重发、检验数据等功能，确保数据的成功传送。因此它是一种可靠的字节流服务。

服务器端创建ServerSocket对象在特定端口提供监听服务，并使用socket对象接收客户端的数据。然后创建DataInputStream，它允许应用程序以与机器无关方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型。可以使用DataInputStream(数据输入流)读取由客户端中DataOutputStream(数据输出流)写入的数据。

package test;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Acceptor {
    /**
     * @param args
     * @throws IOException 
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        ServerSocket socket=new ServerSocket(5000);
        Socket s=socket.accept();
        DataInputStream input=new DataInputStream(s.getInputStream());
        String xxx=input.readUTF();
        System.out.print(xxx);
        s.close();
    }
}

客户端创建Socket对象，指定服务器主机ip及端口号，使用DataOutputStream(数据输出流)写入数据。

package test;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class Requestor {
    /**
     * @param args
     * @throws IOException 
     * @throws UnknownHostException 
     */
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        Socket socket=new Socket(InetAddress.getByName("localhost"), 5000);
        DataOutputStream output=new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
        output.writeUTF("hello");
        socket.close();
    }
}

多播
多播，也称为“组播”，将网络中同一业务类型主机进行了逻辑上的分组，进行数据收发的时候其数据仅仅在同一分组中进行，其他的主机没有加入此分组不能收发对应的数据。

实现多播的步骤是创建MulticastSocket，设置参数，加入多播组，发送或接收数据、从多播组离开。

服务端代码：

package multicast;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
import java.net.UnknownHostException;

public class Receiver {
    /**
     * @param args
     * @throws UnknownHostException 
     */
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        // TODO Auto-generated method stub  
        final InetAddress address = InetAddress.getByName("239.4.5.6");
        final int port = 5000;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread("Thread #" + i){     
            @Override
                public void run() {
                    try {
                        MulticastSocket sock = new MulticastSocket(port);
                        sock.joinGroup(address);    
                        byte[] msg = new byte[5];
                        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg, msg.length);
                        sock.receive(packet);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 
                                " receive: " + new String(packet.getData()));
                    } 
                    catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }.start();
        }
    }
}

客户端代码：

package multicast;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;

public class Sender {
    /**
     * @param args
     * @throws IOException 
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        //监听端口
        int port=5000;
        //监听ip组
        String group="239.4.5.6";   
        int newttl=1;
        //创建socket，但不绑定端口，只是发送数据
        MulticastSocket s=new MulticastSocket();
        String text="hello";
        byte[] buf=text.getBytes();
        //创建数据包
        DatagramPacket pack=new DatagramPacket(buf, buf.length, 
                InetAddress.getByName(group), port);
        int tt1=s.getTimeToLive();
        s.setTimeToLive(newttl);
        s.send(pack);
        s.setTimeToLive(tt1);
        s.close();
    }
}