Java实现聊天室

在网络通讯中，第一次主动发起通讯的程序被称作客户端(Client)程序，简称客户端，而在第一次通讯中等待连接的程序被称作服务器端(Server)程序，简称服务器。一旦通讯建立，则客户端和服务器端完全一样，没有本质的区别。

“请求-响应”模式：

1. Socket类：发送TCP消息。

2. ServerSocket类：创建服务器。

套接字是一种进程间的数据交换机制。这些进程既可以在同一机器上，也可以在通过网络连接的不同机器上。换句话说，套接字起到通信端点的作用。单个套接字是一个端点，而一对套接字则构成一个双向通信信道，使非关联进程可以在本地或通过网络进行数据交换。一旦建立套接字连接，数据即可在相同或不同的系统中双向或单向发送，直到其中一个端点关闭连接。套接字与主机地址和端口地址相关联。主机地址就是客户端或服务器程序所在的主机的IP地址。端口地址是指客户端或服务器程序使用的主机的通信端口。

在客户端和服务器中，分别创建独立的Socket，并通过Socket的属性，将两个Socket进行连接，这样，客户端和服务器通过套接字所建立的连接使用输入输出流进行通信。

TCP/IP套接字是最可靠的双向流协议，使用TCP/IP可以发送任意数量的数据。

实际上，套接字只是计算机上已编号的端口。如果发送方和接收方计算机确定好端口，他们就可以通信了。

客户端与服务器端的通信关系图：

图12-6 客户端与服务器端的通信关系图.png

TCP/IP通信连接的简单过程：

位于A计算机上的TCP/IP软件向B计算机发送包含端口号的消息，B计算机的TCP/IP软件接收该消息，并进行检查，查看是否有它知道的程序正在该端口上接收消息。如果有，他就将该消息交给这个程序。

要使程序有效地运行，就必须有一个客户端和一个服务器。

通过Socket的编程顺序：

1. 创建服务器ServerSocket，在创建时，定义ServerSocket的监听端口(在这个端口接收客户端发来的消息)。

2. ServerSocket调用accept()方法，使之处于阻塞状态。

3. 创建客户端Socket，并设置服务器的IP及端口。

4. 客户端发出连接请求，建立连接。

5. 分别取得服务器和客户端Socket的InputStream和OutputStream。

6. 利用Socket和ServerSocket进行数据传输。

7. 关闭流及Socket。

TCP：单向通信Socket之服务器端

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
 
/**
 * 最简单的服务器端代码
 * @author Administrator
 */
public class BasicSocketServer {
    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        BufferedWriter bw = null;
        try {
            // 建立服务器端套接字：指定监听的接口
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
            System.out.println("服务端建立监听");
            // 监听，等待客户端请求，并愿意接收连接
            socket = serverSocket.accept();
            // 获取socket的输出流，并使用缓冲流进行包装
            bw = new BufferedWriter(new     
                                    OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
            // 向客户端发送反馈信息
            bw.write("hhhh");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭流及socket连接
            if (bw != null) {
                try {
                    bw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

TCP：单向通信Socket之客户端

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
/**
 * 最简单的Socket客户端
 * @author Administrator
 */
public class BasicSocketClient {
    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        BufferedReader br = null;
        try {
            /*
             * 创建Scoket对象：指定要连接的服务器的IP和端口而不是自己机器的
             * 端口。发送端口是随机的。
             */
            socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
            //获取scoket的输入流，并使用缓冲流进行包装
            br = new BufferedReader(new  
                                   InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            //接收服务器端发送的信息
            System.out.println(br.readLine());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭流及socket连接
            if (br != null) {
                try {
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

TCP：双向通信Socket之服务器端

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
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){
        Socket socket = null;
        BufferedReader in = null;
        BufferedWriter out = null;
        BufferedReader br = null;
        try {
            //创建服务器端套接字：指定监听端口
            ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
            //监听客户端的连接
            socket = server.accept();
            //获取socket的输入输出流接收和发送信息
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            out = new BufferedWriter(new 
                                   OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            while (true) {
                //接收客户端发送的信息
                String str = in.readLine();
                System.out.println("客户端说：" + str);
                String str2 = "";
                //如果客户端发送的是“end”则终止连接 
                if (str.equals("end")){
                    break;
                }
                //否则，发送反馈信息
                str2 = br.readLine(); // 读到\n为止，因此一定要输入换行符！
                out.write(str2 + "\n");
                out.flush();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //关闭资源
            if(in != null){
                try {
                    in.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(out != null){
                try {
                    out.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(br != null){
                try {
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

【示例12-10】TCP：双向通信Socket之客户端

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
 
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        BufferedReader in = null;
        BufferedWriter out = null;
        BufferedReader wt = null;
        try {
            //创建Socket对象，指定服务器端的IP与端口
            socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
            //获取scoket的输入输出流接收和发送信息
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            out = new BufferedWriter(new 
                                   OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
            wt = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            while (true) {
                //发送信息
                String str = wt.readLine();
                out.write(str + "\n");
                out.flush();
                //如果输入的信息为“end”则终止连接
                if (str.equals("end")) {
                    break;
                }
                //否则，接收并输出服务器端信息
                System.out.println("服务器端说：" + in.readLine());
            }
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭资源
            if (out != null) {
                try {
                    out.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (in != null) {
                try {
                    in.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (wt != null) {
                try {
                    wt.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

执行结果如图所示：

服务器端：

客户端：

注：

运行时，要先启动服务器端，再启动客户端，才能得到正常的运行效果。

但是，上面这个程序，必须按照安排好的顺序，服务器和客户端一问一答!不够灵活!!可以使用多线程实现更加灵活的双向通讯!!

服务器端：一个线程专门发送消息，一个线程专门接收消息。

客户端：一个线程专门发送消息，一个线程专门接收消息。

TCP：聊天室之服务器端

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
 
public class ChatServer {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket server = null;
        Socket socket = null;
        BufferedReader in = null;
        try {
            server = new ServerSocket(8888);
            socket = server.accept();
            //创建向客户端发送消息的线程，并启动
            new ServerThread(socket).start();
            // main线程负责读取客户端发来的信息
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            while (true) {
                String str = in.readLine();
                System.out.println("客户端说：" + str);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (in != null) {
                    in.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (socket != null) {
                    socket.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
 
/**
 * 专门向客户端发送消息的线程
 * 
 * @author Administrator
 *
 */
class ServerThread extends Thread {
    Socket ss;
    BufferedWriter out;
    BufferedReader br;
 
    public ServerThread(Socket ss) {
        this.ss = ss;
        try {
            out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(ss.getOutputStream()));
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                String str2 = br.readLine();
                out.write(str2 + "\n");
                out.flush();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if(out != null){
                out.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if(br != null){
                    br.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

TCP：聊天室之客户端

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
 
public class ChatClient {
    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        BufferedReader in = null;
        try {
            socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.1.1"), 8888);
            // 创建向服务器端发送信息的线程，并启动
            new ClientThread(socket).start();
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            // main线程负责接收服务器发来的信息
            while (true) {
                System.out.println("服务器说：" + in.readLine());
            }
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (socket != null) {
                    socket.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (in != null) {
                    in.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
 
/**
 * 用于向服务器发送消息
 * 
 * @author Administrator
 *
 */
class ClientThread extends Thread {
    Socket s;
    BufferedWriter out;
    BufferedReader wt;
 
    public ClientThread(Socket s) {
        this.s = s;
        try {
            out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
            wt = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                String str = wt.readLine();
                out.write(str + "\n");
                out.flush();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (wt != null) {
                    wt.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (out != null) {
                    out.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

执行结果如图所示：

服务器端：

客户端：

▪ DatagramSocket：用于发送或接收数据报包

当服务器要向客户端发送数据时，需要在服务器端产生一个DatagramSocket对象，在客户端产生一个DatagramSocket对象。服务器端的DatagramSocket将DatagramPacket发送到网络上，然后被客户端的DatagramSocket接收。

DatagramSocket有两种常用的构造函数。一种是无需任何参数的，常用于客户端;另一种需要指定端口，常用于服务器端。如下所示：

DatagramSocket() ：构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。

DatagramSocket(int port) ：创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。

常用方法：

send(DatagramPacket p) ：从此套接字发送数据报包。

receive(DatagramPacket p) ：从此套接字接收数据报包。

close() ：关闭此数据报套接字。

▪ DatagramPacket：数据容器(封包)的作用

此类表示数据报包。数据报包用来实现封包的功能。

常用方法：

DatagramPacket(byte[] buf, int length) ：构造数据报包，用来接收长度为 length 的数据包。

DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port) ：构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。

getAddress() ：获取发送或接收方计算机的IP地址，此数据报将要发往该机器或者是从该机器接收到的。

getData() ：获取发送或接收的数据。

setData(byte[] buf) ：设置发送的数据。

UDP通信编程基本步骤：

1. 创建客户端的DatagramSocket，创建时，定义客户端的监听端口。

2. 创建服务器端的DatagramSocket，创建时，定义服务器端的监听端口。

3. 在服务器端定义DatagramPacket对象，封装待发送的数据包。

4. 客户端将数据报包发送出去。

5. 服务器端接收数据报包。

【示例12-13】UDP：单向通信之客户端

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
 
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        byte[] b = "张三".getBytes();
        //必须告诉数据报包要发到哪台计算机的哪个端口，发送的数据以及数据的长度
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b,b.length,new 
InetSocketAddress("localhost",8999));
        //创建数据报套接字：指定发送信息的端口
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9000);
        //发送数据报包
        ds.send(dp);
        //关闭资源
        ds.close();
    }
}

【示例12-14】UDP：单向通信之服务器端

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
 
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建数据报套接字：指定接收信息的端口
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8999);
        byte[] b = new byte[1024];
        //创建数据报包，指定要接收的数据的缓存位置和长度
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b, b.length);
        //接收客户端发送的数据报
        ds.receive(dp); // 阻塞式方法
        //dp.getLength()返回实际收到的数据的字节数
        String string = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
        System.out.println(string);
        //关闭资源
        ds.close();
    }
}

执行结果如图所示：

通过字节数组流ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream与数据流DataInputStream、DataOutputStream联合使用可以传递基本数据类型。

UDP：基本数据类型的传递之客户端

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
 
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        long n = 2000L;
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        DataOutputStream dos = new DataOutputStream(bos);
        dos.writeLong(n);
        //获取字节数组流中的字节数组（我们要发送的数据）
        byte[] b = bos.toByteArray();
        //必须告诉数据报包要发到哪台计算机的哪个端口，发送的数据以及数据的长度
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b,b.length,new   
                                             InetSocketAddress("localhost",8999));
        //创建数据报套接字：指定发送信息的端口
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9000);
        //发送数据报包
        ds.send(dp);
        //关闭资源
        dos.close();
        bos.close();
        ds.close();
    }
}

UDP：基本数据类型的传递之服务器端

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.DataInputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
 
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建数据报套接字：指定接收信息的端口
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8999);
        byte[] b = new byte[1024];
        //创建数据报包，指定要接收的数据的缓存位置和长度
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b, b.length);
        //接收客户端发送的数据报
        ds.receive(dp); // 阻塞式方法
        //dp.getData():获取客户端发送的数据，返回值是一个字节数组
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(dp.getData());
        DataInputStream dis = new DataInputStream(bis);
        System.out.println(dis.readLong());
        //关闭资源
        dis.close();
        bis.close();
        ds.close();
    }
}

执行结果如图所示：

通过字节数组流ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream与数据流ObjectInputStream、ObjectOutputStream联合使用可以传递对象。

UDP：对象的传递之Person类

import java.io.Serializable;
public class Person implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    int age;
    String name;
    public Person(int age, String name) {
        super();
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [age=" + age + ", name=" + name + "]";
    }
}

UDP：对象的传递之客户端

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
 
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建要发送的对象
        Person person = new Person(20, "张三");
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(person);
        //获取字节数组流中的字节数组（我们要发送的数据）
        byte[] b = bos.toByteArray();
        //必须告诉数据报包要发到哪台计算机的哪个端口，发送的数据以及数据的长度
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b,b.length,new 
                                             InetSocketAddress("localhost",8999));
        //创建数据报套接字：指定发送信息的端口
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9000);
        //发送数据报包
        ds.send(dp);
        //关闭资源
        oos.close();
        bos.close();
        ds.close();
    }
}

UDP：对象的传递之服务器端

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
 
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建数据报套接字：指定接收信息的端口
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8999);
        byte[] b = new byte[1024];
        //创建数据报包，指定要接收的数据的缓存位置和长度
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(b, b.length);
        //接收客户端发送的数据报
        ds.receive(dp); // 阻塞式方法
        //dp.getData():获取客户端发送的数据，返回值是一个字节数组
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(dp.getData());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        System.out.println(ois.readObject());
        //关闭资源
        ois.close();
        bis.close();
        ds.close();
    }
}

执行结果如图所示：

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