• Java之Socket网络编程实践


    转自:http://my.oschina.net/leejun2005/blog/104955#comments

    一、TCP/IP协议

      既然是网络编程,涉及几个系统之间的交互,那么首先要考虑的是如何准确的定位到网络上的一台或几台主机,另一个是如何进行可靠高效的数据传输。这里就要使用到TCP/IP协议。

      TCP/IP协议(传输控制协议)由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。IP层负责网络主机的定位,数据传输的路由,由IP地址可以唯一的确定Internet上的一台主机。TCP层负责面向应用的可靠的或非可靠的数据传输机制,这是网络编程的主要对象。

    二、TCP与UDP

       TCP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是一种面向无连接的协议,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。

    TCP与UDP区别:

    TCP特点:

      1、TCP是面向连接的协议,通过三次握手建立连接,通讯完成时要拆除连接,由于TCP是面向连接协议,所以只能用于点对点的通讯。而且建立连接也需要消耗时间和开销。

      2、TCP传输数据无大小限制,进行大数据传输。

      3、TCP是一个可靠的协议,它能保证接收方能够完整正确地接收到发送方发送的全部数据。

    UDP特点:

      1、UDP是面向无连接的通讯协议,UDP数据包括目的端口号和源端口号信息,由于通讯不需要连接,所以可以实现广播发送。

      2、UDP传输数据时有大小限制,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与UDP应用:

      1、TCP在网络通信上有极强的生命力,例如远程连接(Telnet)和文件传输(FTP)都需要不定长度的数据被可靠地传输。但是可靠的传输是要付出代价的,对数据内容正确性的检验必然占用计算机的处理时间和网络的带宽,因此TCP传输的效率不如UDP高。

      2,UDP操作简单,而且仅需要较少的监护,因此通常用于局域网高可靠性的分散系统中client/server应用程序。例如视频会议系统,并不要求音频视频数据绝对的正确,只要保证连贯性就可以了,这种情况下显然使用UDP会更合理一些。

    三、Socket是什么

       Socket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。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,一个Socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定。应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请 求。 Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面,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。

      Socket通讯过程:服务端监听某个端口是否有连接请求,客户端向服务端发送连接请求,服务端收到连接请求向客户端发出接收消息,这样一个连接就建立起来了。客户端和服务端都可以相互发送消息与对方进行通讯。

      Socket的基本工作过程包含以下四个步骤:

      1、创建Socket;

      2、打开连接到Socket的输入输出流;

      3、按照一定的协议对Socket进行读写操作;

      4、关闭Socket。

    四、Java中的Socket

       在java.net包下有两个类:Socket和ServerSocket。ServerSocket 用于服务器端,Socket是建立网络连接时使用的。在连接成功时,应用程序两端都会产生一个Socket实例,操作这个实例,完成所需的会话。对于一个 网络连接来说,套接字是平等的,并没有差别,不因为在服务器端或在客户端而产生不同级别。不管是Socket还是ServerSocket它们的工作都是 通过SocketImpl类及其子类完成的。

    列出几个常用的构造方法:

    Socket(InetAddress address,int port);//创建一个流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);//创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号
    Socket(InetAddress address,int port, InetAddress localAddr,int localPort);//创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口
    Socket(String host,int port, InetAddress localAddr,int localPort);//创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口
    Socket(SocketImpl impl);//使用用户指定的 SocketImpl 创建一个未连接 Socket
     
    ServerSocket(int port);//创建绑定到特定端口的服务器套接字
    ServerSocket(int port,int backlog);//利用指定的 backlog 创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号
    ServerSocket(int port,int backlog, InetAddress bindAddr);//使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP地址创建服务器
     

       构造方法的参数中,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),impl是socket的父类,既可以用来创建serverSocket又可以用来创建Socket。 count则表示服务端所能支持的最大连接数。

    注意:必须小心选择端口号。每一个端口提供一种特定的服务,只有给出正确的端口,才 能获得 相应的服务。0~1023的端口号为系统所保留,例如http服务的端口号为80,telnet服务的端口号为21,ftp服务的端口号为23, 所以我 们在选择端口号时,最好选择一个大于1023的数以防止发生冲突。

    几个重要的Socke方法:

    public InputStream getInputStream();//方法获得网络连接输入,同时返回一个IutputStream对象实例
    public OutputStream getOutputStream();//方法连接的另一端将得到输入,同时返回一个OutputStream对象实例
    public Socket accept();//用于产生"阻塞",直到接受到一个连接,并且返回一个客户端的Socket对象实例。

    "阻塞"是一个术语,它使程序运行暂时"停留"在这个地方,直到一个会话产生,然后程序继续;通常"阻塞"是由循环产生的。

    注意:其中getInputStream和getOutputStream方法均会产生一个IOException,它必须被捕获,因为它们返回的流对象,通常都会被另一个流对象使用。

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