Java Socket實現基於TCP和UDP多線程通信

来源:http://www.cnblogs.com/zhaozihan/archive/2016/11/12/6057118.html
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一.通過Socket實現TCP編程 1.1 TCP編程 TCP協議是面向連接，可靠的，有序的，以位元組流的方式發送數據。基於TCP協議實現網路通信的類有客戶端的Socket類和伺服器端的ServerSocket類。 1.2 伺服器端套路 1.創建ServerSocket對象，綁定監聽埠。 2.通過a ...


一.通過Socket實現TCP編程

1.1 TCP編程

　　TCP協議是面向連接，可靠的，有序的，以位元組流的方式發送數據。基於TCP協議實現網路通信的類有客戶端的Socket類和伺服器端的ServerSocket類。

1.2 伺服器端套路

　　1.創建ServerSocket對象，綁定監聽埠。

　　2.通過accept（）方法監聽客戶端請求。

　　3.連接建立後，通過輸入流讀取客戶端發送的請求信息。

　　4.通過輸出流向客戶端發送響應信息。

　　5.關閉響應的資源。

1.3 客戶端套路

　　1.創建Socket對象，指明需要連接的伺服器的地址和埠號。

　　2.連接建立後，通過輸出流向伺服器發送請求信息。

　　3.通過輸入流獲取伺服器響應的信息。

　　4.關閉相應資源。

1.4 多線程實現伺服器與多客戶端之間通信步驟

　　1.伺服器端創建ServerSocket，迴圈調用accept（）等待客戶端連接。

　　2. 客戶端創建一個socket並請求和伺服器端連接。

　　3.伺服器端接受客戶端請求，創建socket與該客戶建立專線連接。

　　4.建立連接的兩個socket在一個單獨的線程上對話。

　　5.伺服器端繼續等待新的連接。

1.5 創建處理線程類ServerThread

　　這裡選擇實現runnable介面而不是繼承Thread是因為一個類只能繼承一個父類，當我需要繼承其他類的時，父類就就不好處理了。

　　

package com.tzzh;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public class ServerThread implements Runnable{

    Socket socket = null;//和本線程相關的Socket
        
    public ServerThread(Socket socket) {
    this.socket = socket;
}

    @Override
    public void run() {
        InputStream is = null;
        InputStreamReader isr = null;
        BufferedReader br = null;
        OutputStream os = null;
        PrintWriter pw = null;
        try {
            //與客戶端建立通信，獲取輸入流，讀取取客戶端提供的信息
            is = socket.getInputStream();
            isr = new InputStreamReader(is,"GBK");
            br = new BufferedReader(isr);
            String data = null;
            while((data=br.readLine()) != null){//迴圈讀取客戶端的信息
                System.out.println("我是伺服器，客戶端提交信息為："+data);
            }
            socket.shutdownInput();//關閉輸入流
            
            //獲取輸出流，響應客戶端的請求
            os = socket.getOutputStream();
            pw = new PrintWriter(os);
            pw.write("伺服器端響應成功！");
            pw.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //關閉資源即相關socket
            try {
                if(pw!=null)
                    pw.close();
                if(os!=null)
                    os.close();
                if(br!=null)
                    br.close();
                if(isr!=null)
                    isr.close();
                if(is!=null)
                    is.close();
                if(socket!=null)
                    socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
        }
        
    }

}

 

1.6 創建伺服器端類

　　使用while以達到可以迴圈偵聽不同客戶端的連接請求。因為這是一個死迴圈，所以不用關閉也沒有機會去關閉serverSocket。設置count值，用於記錄伺服器端被連接過的次數並顯示客戶端所在ip值。如果線程處理類是繼承Thread類，那麼創建新線程代碼可以改為ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);serverThread.start();

package com.tzzh;

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

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //創建一個伺服器端的Socket，即ServerSocket,綁定需要監聽的埠
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
            Socket socket = null;
            //記錄連接過伺服器的客戶端數量
            int count = 0;
            System.out.println("***伺服器即將啟動，等待客戶端的連接***");
            while(true){//迴圈偵聽新的客戶端的連接
                //調用accept（）方法偵聽，等待客戶端的連接以獲取Socket實例
                socket = serverSocket.accept();
                //創建新線程
                Thread thread = new Thread(new ServerThread(socket));
                thread.start();

                count++;
                System.out.println("伺服器端被連接過的次數："+count);
                InetAddress address = socket.getInetAddress();
                System.out.println("當前客戶端的IP為："+address.getHostAddress());
            }            
            //serverSocket.close();一直迴圈監聽，不用關閉連接
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 1.7 創建客戶端類

　　在後面的關閉資源中，我把輸入輸出相關的流關閉註釋了，是因為對於同一個Socket，關閉socket的時候也會把輸入輸出流關閉，直接關閉socket就行，當然保留也是可以的。

package com.tzzh;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //創建客戶端Socket，指定伺服器地址和埠
            Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
            //建立連接後，獲取輸出流，向伺服器端發送信息
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            //輸出流包裝為列印流
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
            //向伺服器端發送信息
            pw.write("用戶名：zzh;密碼：123");//寫入記憶體緩衝區
            pw.flush();//刷新緩存，向伺服器端輸出信息
            socket.shutdownOutput();//關閉輸出流
            
            //獲取輸入流，接收伺服器端響應信息
            InputStream is = socket.getInputStream();
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "GBK"));
            String data = null;
            while((data=br.readLine())!= null){
                System.out.println("我是客戶端，伺服器端提交信息為："+data);
            }
            
            //關閉其他資源
//            br.close();
//            is.close();
//            pw.close();
//            os.close();
            socket.close();
        
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

1.8 先運行伺服器端，在運行客戶端

 

此時在看伺服器控制台：伺服器端一直在迴圈偵聽客戶端的連接

 

 1.9 進行第二個客戶端的連接

　　修改相應信息將用戶名zzh改為admin。運行客戶端，打開服務端控制台

　　

輸出客戶端的ip都為127.0.0.1，是因為伺服器和客戶端都是本機，在真實的環境中會顯示客戶端的ip地址信息。

 

二. 通過Socket實現UDP編程

2.1 UDP編程

　　UDP協議又叫用戶數據報協議，是無連接，不可靠的，無序的。特點是傳輸速度相對要快，UDP協議以數據報作為數據傳輸的載體。當進行數據傳輸時，首先需要將要傳輸的數據定義成數據報（Datagram），在數據報中指明數據所要達到的Socket（主機地址和埠號），然後再將數據報發送出去。相關操作類有：DatagramPacket數據報包，DatagramSocket進行端到端通信的類。

2.2 伺服器端實現套路

　　1.創建DatagramSocket，指定埠號。2.創建DatagramPacket。3.接收客戶端發送的數據信息。4.讀取數據。

2.3 客戶端實現套路

　　1.定義發送信息，比如發送地址，埠號和內容。2. 創建DatagramPacket，包含將要發送的信息。3.創建DatagramSocket。4.發送數據。

2.4 多線程實現伺服器與多客戶端之間通信步驟

　　1.伺服器端創建DatagramSocket的實例socket，迴圈調用receive（）方法，此方法在接收到數據報之前會一直阻塞。

　　2.客戶端創建DatagramSocket，將含有地址，埠號和內容的數據報包發送出去。

　　3. 伺服器端收到數據報包packet，通過DatagramSocket和packet與客戶端建立一個線程

　　4. 伺服器端繼續等待新的數據報包。

　　5. 發送方的DatagramPacket構造方法傳遞四個參數包含數據內容，數據大小，地址和埠號。接收方的DatagramPacket構造方法有兩個參數接收數據和數據大小。

2.5 創建伺服器線程處理類UDPThread

　　註意，DatagramSocket的實例socket不能關閉，會出現SocketException。讀取數據用到的new String(packet.getData(), 0, packet.getLength())，參數表示數據報中的位元組數組，位置和長度。

package com.uzzh;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDPThread implements Runnable{
    
    DatagramSocket socket = null;
    DatagramPacket packet = null;
    

    public UDPThread(DatagramSocket socket,DatagramPacket packet) {
        this.socket = socket;
        this.packet = packet;
    }

    @Override
    public void run() {
        String info = null;
        InetAddress address = null;
        int port = 8800;
        byte[] data2 = null;
        DatagramPacket packet2 = null;
        try {
            info = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
            System.out.println("我是伺服器，客戶端說："+info);
            
            address = packet.getAddress();
            port = packet.getPort();
            data2 = "我在響應你！".getBytes();
            packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length, address, port);
            socket.send(packet2);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //socket.close();不能關閉         
    }

}

 

2.6 創建伺服器端類

　　

package com.uzzh;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);
        DatagramPacket packet = null;
        byte[] data = null;
        int count = 0;
        System.out.println("***伺服器端啟動，等待發送數據***");
        while(true){
            data = new byte[1024];//創建位元組數組，指定接收的數據包的大小
            packet = new DatagramPacket(data, data.length);
            socket.receive(packet);//此方法在接收到數據報之前會一直阻塞
            Thread thread = new Thread(new UDPThread(socket, packet));
            thread.start();
            count++;
            System.out.println("伺服器端被連接過的次數："+count);
            InetAddress address = packet.getAddress();
            System.out.println("當前客戶端的IP為："+address.getHostAddress());
            
        }
        
    }
}

 

之前我將new DatagramSocket放入了while迴圈中，報了java.net.BindException: Address already in use: Cannot bind，才知道不能在while中連續創建新的DatagramSocket對象。

2.7 創建客戶端類

package com.uzzh;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //定義伺服器的地址，埠號，數據
        InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 8800;
        byte[] data = "用戶名：admin;密碼：123".getBytes();//將字元串轉換為位元組數組
        //創建數據報
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
        //創建DatagramSocket，實現數據發送和接收
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //向伺服器端發送數據報
        socket.send(packet);
        
        //接收伺服器響應數據
        byte[] data2 = new byte[1024];
        DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);
        socket.receive(packet2);
        String info = new String(data2, 0, packet2.getLength());
        System.out.println("我是客戶端，伺服器說："+info);
        socket.close();
    }
}

 

2.8 先運行伺服器端，在運行客戶端

2.9 修改客戶端信息，再次運行客戶端

 

 伺服器控制台：伺服器端一直在迴圈等待接收客戶端的數據。

 

三. 總結

　　這兩個例子只是簡單的實現了基於TCP和UDP的socket編程，其中像多線程的優先順序等都暫且沒做考慮，不過依然要強調一下，伺服器與多個客戶端進行通信，因為是死迴圈，不設置多線程優先順序，可能會導致運行時速度非常慢，優先順序的範圍1-10，預設為5，我們可以適當降低線程的優先順序，比如thread.setPriority(4);

　　對於同一個socket，如果關閉了輸出流比如（pw.close()），則與該輸出流關聯的socket也會關閉，所以一般不需要關閉輸出流，當關閉socket的時候，輸出流也會關閉，直接關閉socket就行。

　　在使用TCP通信傳輸信息時，更多是使用對象的形式來傳輸，可以使用ObjectOutputStream對象序列化流來傳遞對象，比如ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream（socket.getOutputStream()）;User user = new User("admin","123"); os.writeObject(user);

　　希望這篇文章能讓你有所獲，麻煩點贊或關註我，謝謝觀看！


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