本文從3個方面對Socket編程進行詳解: 一,網路編程中兩個主要的問題 二,兩類傳輸協議:TCP;UDP 三,基於Socket的java網路編程 一,網路編程中兩個主要的問題 一個是如何準確的定位網路上一臺或多台主機,另一個就是找到主機後如何可靠高效的進行數據傳輸。 在TCP/IP協議中IP層主要
本文從3個方面對Socket編程進行詳解:
一,網路編程中兩個主要的問題
二,兩類傳輸協議:TCP;UDP
三,基於Socket的java網路編程
一,網路編程中兩個主要的問題
一個是如何準確的定位網路上一臺或多台主機,另一個就是找到主機後如何可靠高效的進行數據傳輸。
在TCP/IP協議中IP層主要負責網路主機的定位,數據傳輸的路由,由IP地址可以唯一地確定Internet上的一臺主機。而TCP層則提供面嚮應用的可靠(tcp)的或非可靠(UDP)的數據傳輸機制,這是網路編程的主要對象,一般不需要關心IP層是如何處理數據的。
目前較為流行的網路編程模型是客戶機/伺服器(C/S)結構。即通信雙方一方作為伺服器等待客戶提出請求並予以響應。客戶則在需要服務時向伺服器提出申請。伺服器一般作為守護進程始終運行,監聽網路埠,一旦有客戶請求,就會啟動一個服務進程來響應該客戶,同時自己繼續監聽服務埠,使後來的客戶也能及時得到服務。
二,兩類傳輸協議:TCP;UDP
TCP是Tranfer Control Protocol的簡稱,是一種面向連接的保證可靠傳輸的協議。通過TCP協議傳輸,得到的是一個順序的無差錯的數據流。發送方和接收方的成對的兩個socket之間必須建立連接,以便在TCP協議的基礎上進行通信,當一個socket(通常都是server socket)等待建立連接時,另一個socket可以要求進行連接,一旦這兩個socket連接起來,它們就可以進行雙向數據傳輸,雙方都可以進行發送或接收操作。
UDP是User Datagram Protocol的簡稱,是一種無連接的協議,每個數據報都是一個獨立的信息,包括完整的源地址或目的地址,它在網路上以任何可能的路徑傳往目的地,因此能否到達目的地,到達目的地的時間以及內容的正確性都是不能被保證的。
比較:
UDP:
1,每個數據報中都給出了完整的地址信息,因此無需要建立發送方和接收方的連接。
2,UDP傳輸數據時是有大小限制的,每個被傳輸的數據報必須限定在64KB之內。
3,UDP是一個不可靠的協議,發送方所發送的數據報並不一定以相同的次序到達接收方
TCP:
1,面向連接的協議,在socket之間進行數據傳輸之前必然要建立連接,所以在TCP中需要連接時間。
2,TCP傳輸數據大小限制,一旦連接建立起來,雙方的socket就可以按統一的格式傳輸大的數據。
3,TCP是一個可靠的協議,它確保接收方完全正確地獲取發送方所發送的全部數據。
應用:
1,TCP在網路通信上有極強的生命力,例如遠程連接(Telnet)和文件傳輸(FTP)都需要不定長度的數據被可靠地傳輸。但是可靠的傳輸是要付出代價的,對數據內容正確性的檢驗必然占用電腦的處理時間和網路的帶寬,因此TCP傳輸的效率不如UDP高。
2,UDP操作簡單,而且僅需要較少的監護,因此通常用於區域網高可靠性的分散系統中client/server應用程式。例如視頻會議系統,並不要求音頻視頻數據絕對的正確,只要保證連貫性就可以了,這種情況下顯然使用UDP會更合理一些。
三,基於Socket的java網路編程
1,什麼是Socket
網路上的兩個程式通過一個雙向的通訊連接實現數據的交換,這個雙向鏈路的一端稱為一個Socket。Socket通常用來實現客戶方和服務方的連接。Socket是TCP/IP協議的一個十分流行的編程界面,一個Socket由一個IP地址和一個埠號唯一確定。但是,Socket所支持的協議種類也不光TCP/IP一種,因此兩者之間是沒有必然聯繫的。在Java環境下,Socket編程主要是指基於TCP/IP協議的網路編程。
2,Socket通訊的過程
Server端Listen(監聽)某個埠是否有連接請求,Client端向Server 端發出Connect(連接)請求,Server端向Client端發回Accept(接受)消息。一個連接就建立起來了。Server端和Client 端都可以通過Send,Write等方法與對方通信。
對於一個功能齊全的Socket,都要包含以下基本結構,其工作過程包含以下四個基本的步驟:
(1)創建Socket;
(2)打開連接到Socket的輸入/出流;
(3)按照一定的協議對Socket進行讀/寫操作;
(4)關閉Socket.(在實際應用中,並未使用到顯示的close,雖然很多文章都推薦如此,不過在我的程式中,可能因為程式本身比較簡單,要求不高,所以並未造成什麼影響。)
3,創建Socket
創建Socket
java在包java.net中提供了兩個類Socket和ServerSocket,分別用來表示雙向連接的客戶端和服務端。這是兩個封裝得非常好的類,使用很方便。其構造方法如下:
Socket(InetAddress address, int port);
Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);
Socket(String host, int prot);
Socket(String host, int prot, boolean stream);
Socket(SocketImpl impl)
Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)
Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort)
ServerSocket(int port);
ServerSocket(int port, int backlog);
ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)
其中address、host和port分別是雙向連接中另一方的IP地址、主機名和埠號,stream指明socket是流socket還是數據報socket,localPort表示本地主機的埠號,localAddr和 bindAddr是本地機器的地址(ServerSocket的主機地址),impl是socket的父類,既可以用來創建serverSocket又可以用來創建Socket。count則表示服務端所能支持的最大連接數。例如:學習視頻網 http://www.xxspw.com
Socket client = new Socket("127.0.01.", 80);
ServerSocket server = new ServerSocket(80);
註意,在選擇埠時,必須小心。每一個埠提供一種特定的服務,只有給出正確的埠,才能獲得相應的服務。0~1023的埠號為系統所保留,例如http服務的埠號為80,telnet服務的埠號為21,ftp服務的埠號為23, 所以我們在選擇埠號時,最好選擇一個大於1023的數以防止發生衝突。
在創建socket時如果發生錯誤,將產生IOException,在程式中必須對之作出處理。所以在創建Socket或ServerSocket是必須捕獲或拋出例外。
4,簡單的Client/Server程式
1. 客戶端程式
import java.io.*; import java.net.*; public class TalkClient { public static void main(String args[]) { try { Socket socket=new Socket("127.0.0.1",4700); //向本機的4700埠發出客戶請求 BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); //由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象 PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream()); //由Socket對象得到輸出流,並構造PrintWriter對象 BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); //由Socket對象得到輸入流,並構造相應的BufferedReader對象 String readline; readline=sin.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字元串 while(!readline.equals("bye")){ //若從標準輸入讀入的字元串為 "bye"則停止迴圈 os.println(readline); //將從系統標準輸入讀入的字元串輸出到Server os.flush(); //刷新輸出流,使Server馬上收到該字元串 System.out.println("Client:"+readline); //在系統標準輸出上列印讀入的字元串 System.out.println("Server:"+is.readLine()); //從Server讀入一字元串,並列印到標準輸出上 readline=sin.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字元串 } //繼續迴圈 os.close(); //關閉Socket輸出流 is.close(); //關閉Socket輸入流 socket.close(); //關閉Socket } catch(Exception e) { System.out.println("Error"+e); //出錯,則列印出錯信息 } } }
2. 伺服器端程式
import java.io.*; import java.net.*; import java.applet.Applet; public class TalkServer { public static void main(String args[]) { try { ServerSocket server=null; try { server=new ServerSocket(4700); //創建一個ServerSocket在埠4700監聽客戶請求 } catch(Exception e) { System.out.println("can not listen to:"+e); //出錯,列印出錯信息 } Socket socket=null; try { socket=server.accept(); //使用accept()阻塞等待客戶請求,有客戶 //請求到來則產生一個Socket對象,並繼續執行 } catch(Exception e) { System.out.println("Error."+e); //出錯,列印出錯信息 } String line; BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); //由Socket對象得到輸入流,並構造相應的BufferedReader對象 PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream()); //由Socket對象得到輸出流,並構造PrintWriter對象 BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); //由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象 System.out.println("Client:"+is.readLine()); //在標準輸出上列印從客戶端讀入的字元串 line=sin.readLine(); //從標準輸入讀入一字元串 while(!line.equals("bye")) { //如果該字元串為 "bye",則停止迴圈 os.println(line); //向客戶端輸出該字元串 os.flush(); //刷新輸出流,使Client馬上收到該字元串 System.out.println("Server:"+line); //在系統標準輸出上列印讀入的字元串 System.out.println("Client:"+is.readLine()); //從Client讀入一字元串,並列印到標準輸出上 line=sin.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字元串 } //繼續迴圈 os.close(); //關閉Socket輸出流 is.close(); //關閉Socket輸入流 socket.close(); //關閉Socket server.close(); //關閉ServerSocket } catch(Exception e) { System.out.println("Error:"+e); //出錯,列印出錯信息 } } }
5,支持多客戶的client/server程式
前面的Client/Server程式只能實現Server和一個客戶的對話。在實際應用中,往往是在伺服器上運行一個永久的程式,它可以接收來自其他多個客戶端的請求,提供相應的服務。為了實現在伺服器方給多個客戶提供服務的功能,需要對上面的程式進行改造,利用多線程實現多客戶機制。伺服器總是在指定的埠上監聽是否有客戶請求,一旦監聽到客戶請求,伺服器就會啟動一個專門的服務線程來響應該客戶的請求,而伺服器本身在啟動完線程之後馬上又進入監聽狀態,等待下一個客戶的到來。