JAVA实现hello/hi的简单的网络聊天程序

一、TCP/IP

TCP/IP 即传输控制协议/网间协议是在网络的使用中最基本的通信协议。TCP/IP 传输协议对互联网中各部分进行通信的标准和方法进行了规定。并且，TCP/IP 传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议。

二、socket

套接字（socket）是一个抽象层，应用程序可以通过它发送或接收数据，可对其进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。套接字允许应用程序将I/O插入到网络中，并与网络中的其他应用程序进行通信。网络套接字是IP地址与端口的组合。Socket接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。

在Client/Server通信模式中我们将请求服务的一方称为客户（client），将提供某种服务的一方称为服务器（server），一个服务程序通常在一个众所周知的地址监听对服务的请求，也就是说服务进程一直处于休眠状态，直到一个客户对这个服务的地址提出了连接请求。在这个时刻，服务程序被“唤醒”并且为客户提供服务—对客户的请求作出适当的反应。

三、一个hello/hi的简单的网络聊天程序

服务端代码：

package socket;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class server {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端已启动，等待客户端连接...");
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("客户端"+socket.getPort()+"已连接");
        
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        BufferedReader bufferedReader2 = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream());
        
        String msg = null;
        while ((msg = bufferedReader.readLine()) != null) {
            System.out.println("客户端发来消息："+msg);
            System.out.println("服务端：");
            msg = bufferedReader2.readLine();
            outputStreamWriter.write(msg+"\n");
            outputStreamWriter.flush();
        }
        serverSocket.close();
    }
}

客户端代码：

package socket;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.Socket;

public class client {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
        System.out.println("开始聊天吧！");
        
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        BufferedReader bufferedReader2 = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream());
        
        String msg = null;
        System.out.println("客户端：");
        while ((msg = bufferedReader2.readLine()) != null) {
            outputStreamWriter.write(msg+"\n");
            outputStreamWriter.flush();
            msg = bufferedReader.readLine();
            System.out.println("服务端发来消息："+msg);
        }
        socket.close();
    }
}

运行结果：

客户端：

服务端：

四、对比JAVA函数和Linux Socket API

Linux socket API：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);

domain 表示使用的底层协议族，如PF_INET (TCP/IPv4)，PF_INET6 (TCP/IPv6)等；

type 表示指定服务类型，主要有SOCK_STREAM(TCP流服务)和SOCK_DGRAM(UDP数据报)等服务；

protocol 表示具体传输协议，如IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP等；

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr* my_addr, socklen_t addrlen);

sockfd 表示需要命名（绑定）的目标socket文件描述符；

my_addr 表示将socket地址绑定至sockfd，即命名该sockfd；

addrlen 表示该地址的长度；

#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd 表示创建的socket 文件描述符；
backlog 表示提示内核监听队列中处于完全连接状态（ESTABLISHED）socket的最大长度，而半连接状态（SYN_RCVD）socket队列的最大长度定义在/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog，若队列满，则peer客户端（connect()）将收到ECONNREFUSED；

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

sockfd 表示已监听的socket文件描述符；

addr 表示用来获取远端的socket地址；

addrlen 表示地址的长度；

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr * serv_addr, socklen_t addrlen);

sockfd 表示客户端创建的socket文件描述符；

serv_addr 表示服务器端socket地址;

addrlen 表示服务器端socket地址的大小；

#include <sys/unistd.h>
#include <sys/socket.h>
int close(int sockfd);

close函数会将本地sockfd的读写两个方向全部关闭，并将sockfd的引用计数减一；

JAVA API：

server中ServreSocket函数：

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);

追踪ServerSocket函数的调用栈：

结合java.net.serverSocket的API：

可知代码创建套接字同时绑定了指定端口。

client中Socket函数：

Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);

追踪Socket函数的调用栈：

结合java.net.socket的API：

可知代码通过给定地址和端口号创建了流套接字，即协议族为TCP。

bind(new InetSocketAddress(bindAddr, port), backlog);

追踪调用栈：

java.net.ServerSocket的API：

java.net.socket的API：

listen(backlog)；

追踪调用栈：

serverSocket.accept();

追踪调用栈：

java.net.ServerSocket的API：

socket.close();
serverSocket.close();

追踪调用栈：

五、总结

通过对这几个函数进行追踪分析，并于Linux socket API进行对比，不难看出，在创建一个ServerSocket（JAVA）对象时就相当于进行了一下执行了Linux Socket API中的socket()、bind()、linsten()三个函数，而JAVA API和Linux Socket API中的accpet()和close()函数类似。

JAVA实现hello/hi的简单的网络聊天程序

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