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

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:

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:

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：

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：

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();
        }
    }
}