【Socket编程】通过Socket实现TCP编程

时间:2023-03-09 09:14:37
【Socket编程】通过Socket实现TCP编程

通过Socket实现TCP编程

Socket通信 :

1.TCP协议是面向对象连接、可靠的、有序的,以字节流的方式发送数据。

2.基于TCP协议实现网络通信的类:

  • 客户端----Socket类
  • 服务器端----ServerSocket类

一、通信过程(Socket通信模型)

Socket通信模型用下图所示:

【Socket编程】通过Socket实现TCP编程

1、在服务端建立一个ServerSocket,绑定相应的端口,并且在指定的端口进行侦听,等待客户端的连接。

2、当客户端创建连接Socket并且向服务端发送请求。

3、服务器收到请求,并且接受客户端的请求信息。一旦接收到客户端的连接请求后,会创建一个链接socket,用来与客户端的socket进行通信。 通过相应的输入/输出流进行数据的交换,数据的发送接收以及数据的响应等等。

4、当客户端和服务端通信完毕后,需要分别关闭socket,结束通信。

Socket通信实现步骤:

了解Socket通信模型后,就可以简化出Socket通信的实现步骤:

1.创建ServerSocket和Socket

2.打开链接到Socket的输入/输出流

3.按照协议对Socket进行读/写操作

4.关闭输入输出流、关闭Socket

二、Socket和ServerSocket常用方法

ServerSocket常用方法:

  • ServerSocket(int port)——创建并绑定到特定端口的服务器套接字
  • accept()——侦听并接受到此套接字的连接
  • close()——关闭此套接字 getInetAddress()——得到ServerSocket对象绑定的IP地址。如果ServerSocket对象未绑定IP地址,返回0.0.0.0。
  • getLocalPort()——返回此套接字在其上侦听的端口

Socket常用方法:

  • Socket(InetAddress address, int port)——创建一个套接字并将其连接到指定ip地址的指定端口号
  • Socket(String host, int port)——创建一个套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号
  • close()——关闭此套接字
  • getInetAddress()——返回套接字连接的地址
  • getInputStream()——返回此套接字的输入流
  • getOutputStream——返回此套接字的输出流

三、编程实现基于TCP/IP的用户登录小程序

通过写一个用户登录的小程序,来直观了解Socket通信的工作过程,首先我们得知道在客户端和服务器通信时,两者的运作流程是如何的,先从服务器入手。

服务端:

1、创建ServerSocket对象,绑定监听端口

2、通过accept()方法监听客户端请求

3、连接建立后,通过输入流读取客户端发送的请求信息

4、通过输出流向客户端发送响应信息

5、关闭相关资源

那么用户登录的测试案例的服务器端类可以这样(待完善):

         //1.创建一个服务器端的Socket,即ServerSocket,指定绑定的端口
ServerSocket ss=new ServerSocket(8888);
//2.调用accept方法开始监听,等待客户端的连接
System.out.println("服务器即将启动,等待客户端的连接...");
Socket so=ss.accept();//accept方法返回Socket实例
//3.获取一个输入流,并读取客户端信息
InputStream is=so.getInputStream();//字节输入流
InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);//将字节输入流包装成字符输入流
BufferedReader br=new BufferedReader(isr);//加上缓冲流,提高效率
String info=null;
while((info=br.readLine())!=null){//循环读取客户端信息
System.out.println("我是服务器,客户端说:"+info); }
so.shutdownInput();//关闭输入流
//4.关闭资源
br.close();
isr.close();
is.close();
so.close();
ss.close();

接着我们看一下客户端的运作过程,其实和服务器端差不多,但是其中的区别还是要清楚的。

客户端:

1、创建Socket对象,指明需要连接的服务器的地址和端口号

2、连接建立后,通过输出流向服务器端发送请求信息

3、通过输入流获取服务器相应的信息

4、关闭相关资源。

那么用户登录的测试案例的客户端类可以这样(待完善):

         //1.创建客户端Socket,指定服务器地址和端口
Socket so=new Socket("localhost", 8888);//端口号要和服务器端相同
//2.获取输出流,向服务器端发送登录的信息
OutputStream os=so.getOutputStream();//字节输出流
PrintWriter pw=new PrintWriter(os);//字符输出流
BufferedWriter bw=new BufferedWriter(pw);//加上缓冲流
bw.write("用户名:admin;密码:123");
bw.flush();
so.shutdownOutput();//关闭输出流
//3.关闭资源
bw.close();
pw.close();
os.close();
so.close();

这样服务端和客户端就能进行最简单的通信了,目前这个还不能实现交互,下面会讲两者的交互。

运行一下,看看服务器端是否能接收到客户端发送的信息了呢...

分别启动服务器和客户端,注意必须先启动服务器再启动客户端,否则客户端找不到资源报错:

【Socket编程】通过Socket实现TCP编程


完善用户登录之服务器响应客户端

在上述的例子中,服务器和客户端仅仅只是相互可以通信,但服务器对于接收到的客户端信息并没有向客户端响应,客户端没有接收到服务器端的任何信息,这明显是不完善不友好的,在这里将对刚刚的例子进行完善,完成服务器对客户端的响应。

修改后的服务器端:

     //1.创建一个服务器端的Socket,即ServerSocket,指定绑定的端口
ServerSocket ss= new ServerSocket(8888);
//2.调用accept方法开始监听,等待客户端的连接
System.out.println("服务器即将启动,等待客户端的连接...");
Socket so=ss.accept();//accept方法返回Socket实例
//3.获取一个输入流,并读取客户端信息
InputStream is=so.getInputStream();//字节输入流
InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);//将字节输入流包装成字符输入流
BufferedReader br=new BufferedReader(isr);//加上缓冲流,提高效率
String info=null;
while((info=br.readLine())!=null){//循环读取客户端信息
System.out.println("我是服务器,客户端说:"+info); }
so.shutdownInput();//关闭输入流
//4.获取一个输出流,向客户端输出信息,响应客户端的请求
OutputStream os=so.getOutputStream();//字节输出流
PrintWriter pw=new PrintWriter(os);//字符输出流
BufferedWriter bw=new BufferedWriter(pw);//缓冲输出流
bw.write("欢迎您!");
bw.newLine();
bw.flush(); //5.关闭资源
os.close();
pw.close();
bw.close();
br.close();
isr.close();
is.close();
so.close();
ss.close();

修改后的客户端:

 //1.创建客户端Socket,指定服务器地址和端口
Socket so=new Socket("localhost", 8888);//端口号要和服务器端相同
//2.获取输出流,向服务器端发送登录的信息
OutputStream os=so.getOutputStream();//字节输出流
PrintWriter pw=new PrintWriter(os);//字符输出流
BufferedWriter bw=new BufferedWriter(pw);//加上缓冲流
bw.write("用户名:admin;密码:123");
bw.flush();
so.shutdownOutput();//关闭输出流
//3.获取输入流,得到服务端的响应信息
InputStream is=so.getInputStream();
InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);
BufferedReader br=new BufferedReader(isr);
String info=null;
while((info=br.readLine())!=null){
System.out.println("我是客户端,服务器说:"+info);
} //4.关闭资源
bw.close();
pw.close();
os.close();
so.close();

运行结果:

【Socket编程】通过Socket实现TCP编程

四、使用多线程实现多客户端的通信

应用多线程来实现服务器与多客户端之间的通信。<关于多线程更多的内容以后再总结>

多线程基本步骤:

1.服务器端创建ServerSocket,循环调用accept()等待客户端连接。

2.客户端创建一个socket并请求和服务器端连接。

3.服务器端接收客户端请求,创建socket与该客户建立专线连接。

4.建立连接的两个socket在一个单独的线程上对话。

5.服务器端继续等待新的连接。

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下面再将上述的例子修改成多线程的通信

新建一个服务器线程处理类ServerThread,该类继承Thread类:

 /*
* 服务器线程处理类
*/
public class ServerThread extends Thread {
// 和本线程相关的Socket
Socket so = null; public ServerThread(Socket socket) {// 初始化与本线程相关的Socket
so = socket;
} // 线程执行的操作,响应客户端的请求
public void run() {// 重写父类的run方法
InputStream is = null;
InputStreamReader isr = null;
BufferedReader br = null;
OutputStream os = null;
PrintWriter pw = null;
BufferedWriter bw = null;
try {
// 3.获取一个输入流,并读取客户端信息
is = so.getInputStream();// 字节输入流
isr = new InputStreamReader(is);// 将字节输入流包装成字符输入流
br = new BufferedReader(isr);// 加上缓冲流,提高效率
String info = null;
while ((info = br.readLine()) != null) {// 循环读取客户端信息
System.out.println("我是服务器,客户端说:" + info); }
so.shutdownInput();// 关闭输入流
// 4.获取一个输出流,向客户端输出信息,响应客户端的请求
os = so.getOutputStream();// 字节输出流
pw = new PrintWriter(os);// 字符输出流
bw = new BufferedWriter(pw);// 缓冲输出流
bw.write("欢迎您!");
bw.newLine();
bw.flush(); } catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} finally {
// 5.关闭资源
try {
if (os != null)
os.close();
if (pw != null)
pw.close();
if (bw != null)
bw.close();
if (br != null)
br.close();
if (isr != null)
isr.close();
if (is != null)
is.close();
if (!so.isClosed())
so.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
} }
}

<解 惑>关闭资源为何要加一个判断条件:不为空 ???

<回 答>这是一种正确、严谨的写法。 验证非NULL是编码中很重要的一环。假如本来就是NULL,这是调用各自的close()方法是会报错的。 如果在实例化这些对象时出错导致这些对象为NULL,或是实例化没问题但中途出了什么异常导致这些对象为NULL,都会在未经验证非NULL前尝试调用close()方法关闭时报错。

<提 示>集中异常处理的快捷键:Alt+shift+z

服务器端:

 try {
//1.创建一个服务器端的Socket,即ServerSocket,指定绑定的端口
ServerSocket ss= new ServerSocket(8888); System.out.println("服务器即将启动,等待客户端的连接...");
Socket so=null;
//记录客户端的数量
int count=0;
//循环侦听等待客户端的连接
while(true){
//2.调用accept方法开始监听,等待客户端的连接
so=ss.accept();//accept方法返回Socket实例
//创建一个新的线程
ServerThread st=new ServerThread(so);
//启动线程,执行与客户端的交互
st.start();//注意是start不是run
count++;
System.out.println("此时客户端数量为:"+count);
InetAddress add=so.getInetAddress();
System.out.println("当前客户端的ip地址为"+add.getHostAddress());
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}

多个客户端的运行结果:

【Socket编程】通过Socket实现TCP编程

这样一个简单的多线程通信就完成了,这个多线程还不是并行操作的,要实现并行操作可以按照下面的思路:

主线程负责创建socket

* 一个线程用来读取

* 一个线程用来写入,用两个内部类

* 要用多线程实现,send线程和recived线程同时访问buff数据区。

* 发送完成后notify,接收线程。接收线程自身wait

* 接收的说,我先wait一下,可能缓存中还没有数据,我会拿到空值得。

* 发送的说Ok,我先写,写完了我notifyall你。我就一直锁着,这样默契的合作了。

变成并行处理了 每个客户端连接服务端都会产生一个新的socket。

< 具体代码还没写,大家可以自行摸索。。。写完了再更新>

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