Socket 学习笔记(一) 初识Socket

一，网络编程中两个主要的问题

一个是如何准确的定位网络上一台或多台主机，另一个就是找到主机后如何可靠高效的进行数据传输。

在TCP/IP协议中IP层主要负责网络主机的定位，数据传输的路由，由IP地址可以唯一地确定Internet上的一台主机。

而TCP层则提供面向应用的可靠（tcp）的或非可靠（UDP）的数据传输机制，这是网络编程的主要对象，一般不需要关心IP层是如何处理数据的。

目前较为流行的网络编程模型是客户机/服务器（C/S）结构。即通信双方一方作为服务器等待客户提出请求并予以响应。客户则在需要服务时向服务器提 出申请。服务器一般作为守护进程始终运行，监听网络端口，一旦有客户请求，就会启动一个服务进程来响应该客户，同时自己继续监听服务端口，使后来的客户也 能及时得到服务。

二，两类传输协议：TCP；UDP

TCP是Tranfer Control Protocol的 简称，是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建 立连接，以便在TCP协议的基础上进行通信，当一个socket（通常都是server socket）等待建立连接时，另一个socket可以要求进行连接，一旦这两个socket连接起来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可以进行发送 或接收操作。

UDP是User Datagram Protocol的简称，是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。它的工作流程一般是
先初始化UDP数据报文，即DatagramPacket对象，再通过调用DatagramSocket类型对象的send方法，发送该UDP报文。
比较：

UDP：1，每个数据报中都给出了完整的地址信息，因此无需要建立发送方和接收方的连接。

            2，UDP传输数据时是有大小限制的，每个被传输的数据报必须限定在64KB之内。

           3，UDP是一个不可靠的协议，发送方所发送的数据报并不一定以相同的次序到达接收方

TCP：1，面向连接的协议，在socket之间进行数据传输之前必然要建立连接，所以在TCP中需要连接时间。

      2，TCP传输数据大小限制，一旦连接建立起来，双方的socket就可以按统一的格式传输大的数据。

      3，TCP是一个可靠的协议，它确保接收方完全正确地获取发送方所发送的全部数据。


三，基于Socket的java网络编程

1，什么是Socket

网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换，这个双向链路的一端称为一个Socket。Socket通常用来实现客户方和服务方的连接。Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面，一个Socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定。

但是，Socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种，因此两者之间是没有必然联系的。在Java环境下，Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。

2，Socket通讯的过程

Server端Listen(监听)某个端口是否有连接请求，Client端向Server 端发出Connect(连接)请求，Server端向Client端发回Accept（接受）消息。一个连接就建立起来了。Server端和Client 端都可以通过Send，Write等方法与对方通信。

整个通信过程如下图




对于一个功能齐全的Socket，都要包含以下基本结构，其工作过程包含以下四个基本的步骤：

　　（1） 创建Socket；

　　（2） 打开连接到Socket的输入/出流；

　　（3） 按照一定的协议对Socket进行读/写操作；

　　（4） 关闭Socket.


java在包java.net中提供了两个类Socket和ServerSocket，分别用来表示双向连接的客户端和服务端。这是两个封装得非常好的类，使用很方便。其构造方法如下：

　　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分别是双向连接中另一方的IP地址、主机名和端 口号，stream指明socket是流socket还是数据报socket，localPort表示本地主机的端口号，localAddr和 bindAddr是本地机器的地址（ServerSocket的主机地址）


Socket方法
getInetAddress();    　　远程服务端的IP地址
getPort();    　　　　　　远程服务端的端口
getLocalAddress()    　　本地客户端的IP地址
getLocalPort()    　　　　本地客户端的端口
getInputStream();    　获得输入流
getOutStream();    　　获得输出流
值得注意的是，在这些方法里面，最重要的就是getInputStream()和getOutputStream()了。

Socket状态

isClosed();        　　　　//连接是否已关闭，若关闭，返回true；否则返回false
isConnect();　　　　　　//如果曾经连接过，返回true；否则返回false
isBound();        　　　　//如果Socket已经与本地一个端口绑定，返回true；否则返回false

如果要确认Socket的状态是否处于连接中，下面语句是很好的判断方式。

boolean isConnection=socket.isConnected() && !socket.isClosed();   //判断当前是否处于连接

（四）简单的示例（单线程）

客户端代码如下

package com.mytest.socket;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class SocketClient {
	
	private int remotePort;
	private String remoteIp;
	private Socket socket;
	
	public SocketClient(String remoteIp,int remotePort) throws IOException
	{
		this.remoteIp=remoteIp;
		this.remotePort=remotePort;
		socket=new Socket(remoteIp,remotePort);
		System.out.println("连接 : "+remoteIp+" : "+remotePort);
		
	}	
    public void close() throws IOException
    {
    	socket.close();
    	System.out.println(" ----关闭连接 ----");
    }
	
	public void writeString(String str) throws IOException
	{
		OutputStream out=socket.getOutputStream();
		out.write(str.getBytes("UTF-8"));
		out.flush();
		out.close();
		System.out.println("传送数据: "+str);
	}

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
				try {
			SocketClient client=new SocketClient("127.0.0.1",1099);

			client.writeString("哈哈哈");
			client.close();
		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		
   
	}

}

服务端代码如下

package com.mytest.socket;

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

public class SocketServer {

	
	private int port;
	private ServerSocket serverSocket;
	private Socket socket;
	
	public SocketServer(int port){
		
		this.port=port;
	}
	
	public Socket star() throws IOException
	{
		serverSocket=new ServerSocket(port);
		
		//使用accept()阻塞等待客户请求，有客户请求到来则产生一个Socket对象，并继续执行
		socket=serverSocket.accept();
		System.out.println("远程请求："+socket.getInetAddress());
		return socket;
	}
	
	public void recevice() throws IOException
	{
		InputStream in=socket.getInputStream();
		
		byte []buff=new byte[100];
		 StringBuffer sb=new StringBuffer();
		 //读取客户传送的信息
		 while(in.read(buff)!=-1)
		 {
			String str= new String(buff,"UTF-8").trim();
			sb.append(str); 
		 }
		 in.close();
		 System.out.println("接收到信息："+sb.toString());
		 
	}
	
	public void stop() throws IOException
	{
		socket.close();
		System.out.println(" ----停止服务----");
	}
	
	public static void main(String[] args) 
	{
		SocketServer server=new SocketServer(1099);
		try {
			server.star();
			server.recevice();
			server.stop();
		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		
	}
	
}

先运行服务端，再运行客户端，效果如下图所示