【网络编程】socket详解

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    Socket是网络上运行的两个程序间双向通讯的一端,它既可以接受请求,也可以发送请求,利用它可以较为方便的编写网络上数据的传递。在Java中,有专门的Socket类来处理用户的请求和响应。利用Socket类的方法,就可以实现两台计算机之间的通讯。这里就介绍一下在Java中如何利用Socket进行网络编程。 

  在Java中Socket可以理解为客户端或者服务器端的一个特殊的对象,这个对象有两个关键的方法,一个是getInputStream方法,另一个是getOutputStream方法。getInputStream方法可以得到一个输入流,客户端的Socket对象上的getInputStream方法得到的输入流其实就是从服务器端发回的数据流。GetOutputStream方法得到一个输出流,客户端Socket对象上的getOutputStream方法返回的输出流就是将要发送到服务器端的数据流,(其实是一个缓冲区,暂时存储将要发送过去的数据)。

  程序可以对这些数据流根据需要进行进一步的封装。本文的例子就对这些数据流进行了一定的封装(关于封装可以参考Java中流的实现部分)。

  为了更好的说明问题,这里举了一个网上对话的例子,客户端启动以后,服务器会启动一个线程来与客户进行文字交流。

  要完成这个工作,需要完成三个部分的工作,以下依次说明:

  一、建立服务器类

  Java中有一个专门用来建立Socket服务器的类,名叫ServerSocket,可以用服务器需要使用的端口号作为参数来创建服务器对象。

    ServerSocket server = new ServerSocket(9998) 

  这条语句创建了一个服务器对象,这个服务器使用9998号端口。当一个客户端程序建立一个Socket连接,所连接的端口号为9998时,服务器对象server便响应这个连接,并且server.accept()方法会创建一个Socket对象。服务器端便可以利用这个Socket对象与客户进行通讯。

    Socket incoming = server.accept() 

  进而得到输入流和输出流,并进行封装

    BufferedReader in = new BufferedReader(new 
                                                InputStreamReader(incoming.getInputStream()));
    PrintWriter out = new PrintWriter(incoming.getOutputStream(),true); 

  随后,就可以使用in.readLine()方法得到客户端的输入,也可以使用out.println()方法向客户端发送数据。从而可以根据程序的需要对客户端的不同请求进行回应。

  在所有通讯结束以后应该关闭这两个数据流,关闭的顺序是先关闭输出流,再关闭输入流,即使用 

out.close();
in.close(); 

二、建立客户端代码

  相比服务器端,客户端要简单一些,客户端只需用服务器所在机器的ip以及服务器的端口作为参数创建一个Socket对象。得到这个对象后,就可以用"建立服务器"部分介绍的方法实现数据的输入和输出。

Socket socket = new Socket("168.160.12.42",9998);
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(),true); 

  以上的程序代码建立了一个Socket对象,这个对象连接到ip地址为168.160.12.42的主机上、端口为9998的服务器对象。并且建立了输入流和输出流,分别对应服务器的输出和客户端的写入。



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“一切皆Socket!”

话虽些许夸张,但是事实也是,现在的网络编程几乎都是用的socket

——有感于实际编程和开源项目研究。

        我们深谙信息交流的价值,那网络中进程之间如何通信,如我们每天打开浏览器浏览网页时,浏览器的进程怎么与web服务器通信的?当你用QQ聊天时,QQ进程怎么与服务器或你好友所在的QQ进程通信?这些都得靠socket?那什么是socket?socket的类型有哪些?还有socket的基本函数,这些都是本文想介绍的。本文的主要内容如下:

  • 1、网络中进程之间如何通信?
  • 2、Socket是什么?
  • 3、socket的基本操作
    • 3.1、socket()函数
    • 3.2、bind()函数
    • 3.3、listen()、connect()函数
    • 3.4、accept()函数
    • 3.5、read()、write()函数等
    • 3.6、close()函数
  • 4、socket中TCP的三次握手建立连接详解
  • 5、socket中TCP的四次握手释放连接详解
  • 6、一个例子(实践一下)
  • 7、留下一个问题,欢迎大家回帖回答!!!

1、网络中进程之间如何通信?

本地的进程间通信(IPC)有很多种方式,但可以总结为下面4类:

  • 消息传递(管道、FIFO、消息队列)
  • 同步(互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量)
  • 共享内存(匿名的和具名的)
  • 远程过程调用(Solaris门和Sun RPC)

但这些都不是本文的主题!我们要讨论的是网络中进程之间如何通信?首要解决的问题是如何唯一标识一个进程,否则通信无从谈起!在本地可以通过进程PID来唯一标识一个进程,但是在网络中这是行不通的。其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题,网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机,而传输层的“协议+端口可以唯一标识主机中的应用程序(进程)。这样利用三元组(ip地址,协议,端口)就可以标识网络的进程了,网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。

使用TCP/IP协议的应用程序通常采用应用编程接口UNIX  BSD的套接字(socket)和UNIX System V的TLI(已经被淘汰),来实现网络进程之间的通信。就目前而言,几乎所有的应用程序都是采用socket,而现在又是网络时代,网络中进程通信是无处不在,这就是我为什么说“一切皆socket”。

2、什么是Socket?

上面我们已经知道网络中的进程是通过socket来通信的,那什么是socket呢?socket起源于Unix,而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”,都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。我的理解就是Socket就是该模式的一个实现,socket即是一种特殊的文件,一些socket函数就是对其进行的操作(读/写IO、打开、关闭),这些函数我们在后面进行介绍。

socket一词的起源

在组网领域的首次使用是在1970年2月12日发布的文献IETF RFC33中发现的,撰写者为Stephen Carr、Steve Crocker和Vint Cerf。根据美国计算机历史博物馆的记载,Croker写道:“命名空间的元素都可称为套接字接口。一个套接字接口构成一个连接的一端,而一个连接可完全由一对套接字接口规定。”计算机历史博物馆补充道:“这比BSD的套接字接口定义早了大约12年。”

3、socket的基本操作

既然socket是“open—write/read—close”模式的一种实现,那么socket就提供了这些操作对应的函数接口。下面以TCP为例,介绍几个基本的socket接口函数。


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