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关于 Java Socket 的使用

Java Socket

网络编程是指编写运行在多个设备(计算机)的程序,这些设备都通过网络连接起来。java.net 包中 J2SE 的 API 包含有类和接口,它们提供低层次的通信细节。你可以直接使用这些类和接口,来专注于解决问题,而不用关注通信细节

  • TCP
  • UDP
  • HttpURLConnection
  • InetAddress
  • Socket
  • ServerSocket

Socket 简介(摘抄网络)

网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换,这个连接的一端称为一个 socket
建立网络通信连接至少要一对端口号(socket)。socket 本质是编程接口(API),对 TCP/IP 的封装,TCP/IP 也要提供可供程序员做网络开发所用的接口,这就是 Socket 编程接口
HTTP 是轿车,提供了封装或者显示数据的具体形式
Socket 是发动机,提供了网络通信的能力
Socket 的英文原义是“孔”或“插座”。作为 BSD UNIX 的进程通信机制,取后一种意思。通常也称作”套接字”,用于描述 IP 地址和端口,是一个通信链的句柄,可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信
在 Internet 上的主机一般运行了多个服务软件,同时提供几种服务
每种服务都打开一个 Socket,并绑定到一个端口上,不同的端口对应于不同的服务
Socket 正如其英文原义那样,像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间,每个插座有一个编号,有的插座提供 220 伏交流电, 有的提供 110 伏交流电,有的则提供有线电视节目
客户软件将插头插到不同编号的插座,就可以得到不同的服务

TCP (摘抄网络)

TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,由 IETF 的 RFC 793 定义。在简化的计算机网络 OSI 模型中,它完成第四层传输层所指定的功能,用户数据报协议(UDP)是同一层内另一个重要的传输协议
在因特网协议族(Internet protocol suite)中,TCP 层是位于 IP 层之上,应用层之下的中间层
不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接,但是 IP 层不提供这样的流机制,而是提供不可靠的包交换
应用层向 TCP 层发送用于网间传输的、用 8 位字节表示的数据流,然后 TCP 把数据流分区成适当长度的报文段(通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元(MTU)的限制)
之后 TCP 把结果包传给 IP 层,由它来通过网络将包传送给接收端实体的 TCP 层。TCP 为了保证不发生丢包,就给每个包一个序号,同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收
然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认(ACK)
如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认,那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传
TCP 用一个校验和函数来检验数据是否有错误;在发送和接收时都要计算校验和

UDP (摘抄网络)

UDP 是 User Datagram Protocol 的简称, 中文名是用户数据报协议,是 OSI(Open System Interconnection,开放式系统互联) 参考模型中一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务,IETF RFC 768 是 UDP 的正式规范。UDP 在 IP 报文的协议号是 17。
UDP 协议全称是用户数据报协议,在网络中它与 TCP 协议一样用于处理数据包,是一种无连接的协议。在 OSI 模型中,在第四层——传输层,处于 IP 协议的上一层
UDP 有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点,也就是说,当报文发送之后,是无法得知其是否安全完整到达的
UDP 用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用 UDP 协议
UDP 协议从问世至今已经被使用了很多年,虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖,但是即使是在今天 UDP 仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议
与所熟知的 TCP(传输控制协议)协议一样,UDP 协议直接位于 IP(网际协议)协议的顶层。根据 OSI(开放系统互连)参考模型,UDP 和 TCP 都属于传输层协议
UDP 协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式
一个典型的数据包就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据包的前 8 个字节用来包含报头信息,剩余字节则用来包含具体的传输数据

HttpURLConnection

HttpURLConnection 位于 java.net 包中,支持 HTTP 特定功能。我们可以使用它来发起网络请求,获取服务器的相关资源。

HttpURLConnection 提供了很多方法用于使用 Http,这里只演示了使用
HttpURLConnection 类的基本流程,想要了解更多方法的同学可以查询API 文档

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import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

public class HttpUrlTest {
public static void main(String[] args) {
try {
//设置url
URL shiyanlou = new URL("https://www.baidu.com");
//打开连接
HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection)shiyanlou.openConnection();
//设置请求方法
urlConnection.setRequestMethod("GET");
//设置连接超时时间
urlConnection.setConnectTimeout(1000);
//获取输入流
InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
//打印结果
bufferedReader.lines().forEach(System.out::println);
//关闭连接
inputStream.close();
bufferedReader.close();
urlConnection.disconnect();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

上面对baidu发起请求抓取 获取首页源代码

InetAddress

InetAddress类用于表示 IP 地址,比如在进行 Socket 编程时,就会使用到该类。

InetAddress没有公共构造方法,我们只能使用它提供的静态方法来构建一个InetAddress类实例

  • getLocalHost(): 返回本地主机地址
  • getAllByName(String host):从指定的主机名返回 InetAddress 对象的数组,因为主机名可以与多个 IP 地址相关联。
  • getByAddress(byte [] addr):从原始 IP 地址的字节数组中返回一个 InetAddress 对象。
  • getByName(String host):根据提供的主机名创建一个 InetAddress 对象。
  • getHostAddress():返回文本表示的 IP 地址字符串。
  • getHostname():获取主机名。

代码实例:

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import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class InetAddressDemo {
public static void main(String[] args) {
try {
InetAddress shiyanlou = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
//toString 方法将输出主机名和ip地址
System.out.println(shiyanlou.toString());
//获取ip地址
String ip = shiyanlou.toString().split("/")[1];
//根据IP地址获取主机名
InetAddress byAddress = InetAddress.getByName(ip);
System.out.println("get hostname by IP address:" + byAddress.getHostName());
System.out.println("localhost: "+InetAddress.getLocalHost());
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

上述代码 获取baidu的主机名和ip地址 并输出

Socket

Socket类代表一个客户端套接字,可以使用该类想服务器发送和接受数据。一般需要通过下面几个步骤:

  1. 建立与服务器的连接
  2. 使用输出流将数据发送到服务器
  3. 使用输入流读取服务器返回的数据
  4. 关闭连接

Socket 常用构造方法

  • Socket(InetAddress address, int port):创建一个套接字,连接到指定 IP 地址和端口的服务器
  • Socket(String host, int port):创建一个套接字,连接到指定的主机名和端口的服务器
  • Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort):创建一个套接字连接到指定的 IP 地址和端口的服务器,并且显示的指定客户端地址和端口。

在创建Socket时,需要捕获异常

getOutputStream()

该方法可以获取输出流,在建立连接后,可以使用该方法获取输出流,发送数据到服务器。发送数据的方式和使用 IO 流是相同的,使用 write 方法发送指定的数据即可。

getInputStream()

用户获取输入流,通过该方法获取输入流之后可以读取服务器发送来的数据。使用方法和 IO 流相同,使用 read 方法即可。

close()

关闭 Socket,可能抛出 IO 异常,所以我们同样需要捕获异常。

ServerSocket

ServerSocket类用于实现服务器套接字,服务器套接字会等待客户端网络连接,与客户端连接之后,会进行一系列操作,然后将结果返回给客户端。

创建一个ServerSocket一般需要以下几个步骤:

  1. 创建服务器套接字并将其绑定到特定的接口
  2. 等待客户端连接
  3. 通过客户端套接字获取输入流,从客户端读取数据
  4. 通过客户端套接字获取输出流,发送数据到客户端
  5. 关闭套接字

常用构造方法:

  • ServerSocket():创建一个未绑定端口的服务器器套接字
  • ServerSocket(int port):创建绑定到指定端口号的服务器套接字.
  • ServerSocket(int port, int backlog):创建一个绑定到指定端口号的服务器套接字,并且backlog 参数指定了最大排队连接数
  • ServerSocket(int port,int backlog,InetAddress bindAddr):创建服务器套接字并将其绑定到指定的端口号和本地 IP 地址。

示例:

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ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);

accept()

用于监听客户端连接请求,当调用该方法时,会阻塞当前线程,直到有客户端发起请求与其建立连接,否则将一直等待。当连接成功后,将返回一个Socket对象。

close()

用于关闭服务器套接字,服务器停止后,将断开所有连接。

其他方法

可以查阅官方文档

网络编程实例

java.net 包提供了两个类Socket和ServerSocket,分别实现 Socket 连接的客户端和服务器端。

我们编译一个简单的 Socket 应用,实现客户端发送信息给服务端,服务端再将信息发送回客户端的回显的功能。

服务端:

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import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;


public class EchoServer {
public static void main(String[] args) {
try {
//服务端需要使用ServerSocket类
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(1080);
//阻塞 等待客户端连接
Socket client = serverSocket.accept();
PrintWriter out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
String userIn;
while ((userIn = in.readLine()) != null) {
System.out.println("收到客户端消息:" + userIn);
//发回客户端
out.println(userIn);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

客户端:

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import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class EchoClient {
public static void main(String[] args) {
String hostname = "127.0.0.1";
//socket端口
int port = 1080;
Scanner userIn = new Scanner(System.in);
try {
//建立socket连接
Socket socket = new Socket(hostname, port);
//获取socket输出流
PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
//获取输入流
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String userInput;
System.out.println("请输入信息:");
//当用户输入exit时退出
while (!"exit".equals(userInput = userIn.nextLine())) {
out.println(userInput);
System.out.println("收到服务端回应:" + in.readLine());
}
//关闭socket
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
文章作者: Depravity-pig
文章链接: https://magicconch17.github.io/2019/12/23/java-Socket-2019-12-23/
版权声明: 本博客所有文章除特别声明外,均采用 CC BY-NC-SA 4.0 许可协议。转载请注明来自 Cat at ngint
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