Java Socket编程

Socket传输模式
Sockets有两种主要的操作方式:面向连接的和无连接的.面向连接的sockets操作就像一
部电话,他们必须建立一个连接和一人呼叫.所有的事情在到达时的顺序与它们出发时的
顺序时一样.无连接的sockets操作就像是一个邮件投递,,没有什么保证,多个邮件可能在
到达时的顺序与出发时的顺序不一样.
到底用哪种模式是邮应用程序的需要决定的.如果可靠性更重要的话,用面向连接的操作
会好一些.比如文件服务器需要他们的数据的正确性和有序性.如果一些数据丢失了,系统
的有效性将会失去.一些服务器,比如间歇性地发送一些数据块.如果数据丢了的话,服务
器并不想要再重新发过一次.因为当数据到达的时候,它可能已经过时了.确保数据的有序
性和正确性需要额外的操作的内存消耗,额外的费用将会降低系统的回应速率.
无连接的操作使用数据报协议.一个数据报是一个独立的单元,它包含了所有的这次投递
的信息.把它想象成一个信封吧,它有目的地址和要发送的内容.这个模式下的socket不需
要连接一个目的的socket,它只是简单地投出数据报.无连接的操作是快速的和高效的,但
是数据安全性不佳.
面向连接的操作使用TCP协议.一个这个模式下的socket必须在发送数据之前与目的地的
socket取得一个连接.一旦连接建立了,sockets就可以使用一个流接口:打开-读-写-关闭
.所有的发送的信息都会在另一端以同样的顺序被接收.面向连接的操作比无连接的操作
效率更低,但是数据的安全性更高.
SUN一直是网络建设的支持者,所以在Java中支持sockets就不足为奇了.实际上,Java降低
了建立一个sockets程序的难度.每一个传输模式都被封装到了不同的类中.面向连接的类
将会首先被我们讨论.
Sockets有两种主要的操作方式:面向连接的和无连接的.面向连接的sockets操作就像一
部电话,他们必须建立一个连接和一人呼叫.所有的事情在到达时的顺序与它们出发时的
顺序时一样.无连接的sockets操作就像是一个邮件投递,,没有什么保证,多个邮件可能在
到达时的顺序与出发时的顺序不一样.
到底用哪种模式是邮应用程序的需要决定的.如果可靠性更重要的话,用面向连接的操作
会好一些.比如文件服务器需要他们的数据的正确性和有序性.如果一些数据丢失了,系统
的有效性将会失去.一些服务器,比如间歇性地发送一些数据块.如果数据丢了的话,服务
器并不想要再重新发过一次.因为当数据到达的时候,它可能已经过时了.确保数据的有序
性和正确性需要额外的操作的内存消耗,额外的费用将会降低系统的回应速率.
无连接的操作使用数据报协议.一个数据报是一个独立的单元,它包含了所有的这次投递
的信息.把它想象成一个信封吧,它有目的地址和要发送的内容.这个模式下的socket不需
要连接一个目的的socket,它只是简单地投出数据报.无连接的操作是快速的和高效的,但
是数据安全性不佳.
面向连接的操作使用TCP协议.一个这个模式下的socket必须在发送数据之前与目的地的
socket取得一个连接.一旦连接建立了,sockets就可以使用一个流接口:打开-读-写-关闭
.所有的发送的信息都会在另一端以同样的顺序被接收.面向连接的操作比无连接的操作
效率更低,但是数据的安全性更高.
SUN一直是网络建设的支持者,所以在Java中支持sockets就不足为奇了.实际上,Java降低
了建立一个sockets程序的难度.每一个传输模式都被封装到了不同的类中.面向连接的类
将会首先被我们讨论.

==============================================================================

在Java中面向连接的类有两种形式,它们分别是客户端和服务器端.客户端这一部分是最
简单的,所以我们先讨论它.
列表9.1列出了一个简单的客户端的程序.它向一个服务器发出一个请求,取回一个HTML文
档,并把它显示在控制台上.
9.1一个简单的socket客户端
import java.io.*;
import java.net.*;
/**
* 一个简单的从服务器取回一个HTML页面的程序
* 注意:merlin是本地机器的名字
*/
public class SimpleWebClient {
public static void main(String args[])
{
try
{
// 打开一个客户端socket连接
Socket clientSocket1 = new Socket("merlin", 80);
System.out.println("Client1: " + clientSocket1);
// 取得一个网页
getPage(clientSocket1);
}
catch (UnknownHostException uhe)
{
System.out.println("UnknownHostException: " + uhe);
}
catch (IOException ioe)
{
System.err.println("IOException: " + ioe);
}
}
/**
*通过建立的连接请求一个页面,显示回应然后关闭socket
*/
public static void getPage(Socket clientSocket)
{
try
{
// 需要输入和输出流
DataOutputStream outbound = new DataOutputStream(
clientSocket.getOutputStream() );
DataInputStream inbound = new DataInputStream(
clientSocket.getInputStream() );
// 向服务器发出HTTP请求
outbound.writeBytes("GET / HTTP/1.0 ");
// 读出回应
String responseLine;
while ((responseLine = inbound.readLine()) != null)
{
// 把每一行显示出来
System.out.println(responseLine);
if ( responseLine.indexOf("") != -1 )
break;
}
// 清除
outbound.close();
inbound.close();
clientSocket.close();
}
catch (IOException ioe)
{
System.out.println("IOException: " + ioe);
}
}
}

Java面向连接的类
回忆一个,一个客户端向一个正在监听的服务器socket发出一个连接.客户端的sockets是
用Socket类建立的.下面的程序建立了一个客户端的socket并且连接到了一个主机:
Socket clientSocket = new Socket("merlin", 80);
第一个参数是你想要连接的主机的名称,第二个参数是端口号.一个主机名称指定了目的
的名称.端口号指定了由哪个应用程序来接收.在我们的情况下,必须指定80,因为它是默
认的HTTP协议的端口.另外的知名的端口列在表9.1中,看:
知名的端品:
echo 7
daytime 13
daytime 13
ftp 21
telnet 23
smtp 25
finger 79
http 80
pop3 110
因为Socket类是面向连接的,它提供了一个可供读写的流接口.java.io包中的类可以用来
访问一个已连接的socket:
DataOutputStream outbound = new DataOutputStream(
clientSocket.getOutputStream() );
DataInputStream inbound = new DataInputStream( clientSocket.getInputStream()

);
一旦流建立了,一般的流操作就可以做了:
outbound.writeBytes("GET / HTTP/1.0 );
String responseLine;
while ( (responseLine = inbound.readLine()) != null)
{
System.out.println(responseLine);
}
以上的小程序请求了一个WEB页面并且把它显示出来.当程序完成之后,连接必须关闭.
outbound.close();
inbound.close();
clientSocket.close();
注意socket流必须首先关闭.所有的的socket流必须在socket关闭之前关闭.这个小程序
非常地简单,但是所有的客户端程序都必须遵首下面的基本的步骤:
1.建立客户端socket连接.
2.得到socket的读和写的流.
3.利用流.
4.关闭流.
5.关闭socket.
使用一个服务器端的socket只是有一点复杂,它将在下面讲到.

================================================================================
服务器Sockets
列表9.2是一个服务器应用程序的一部分.
列表9.2 一个简单的服务器程序
/**
* 一个监听端口并提供HTML文档的程序.
*/
class SimpleWebServer {
public static void main(String args[])
{
ServerSocket serverSocket = null;
Socket clientSocket = null;
int connects = 0;
try
{
{
// 建立一个服务器socket
serverSocket = new ServerSocket(80, 5);
while (connects < 5)
{
// 等待连接
clientSocket = serverSocket.accept();
//服务连接
ServiceClient(clientSocket);
connects++;
}
serverSocket.close();
}
catch (IOException ioe)
{
System.out.println("Error in SimpleWebServer: " + ioe);
}
}
public static void ServiceClient(Socket client)
throws IOException
{
DataInputStream inbound = null;
DataOutputStream outbound = null;
try
{
// 得到IO流
inbound = new DataInputStream( client.getInputStream());
outbound = new DataOutputStream( client.getOutputStream());
//格式化输出(回应头和很少的HTML文档)
StringBuffer buffer = PrepareOutput();
String inputLine;
while ((inputLine = inbound.readLine()) != null)
{
//如果到了HTTP请求的尾部,就发送回应
if ( inputLine.equals("") )
{
outbound.writeBytes(buffer.toString());
break;
}
}
}
finally
{
// 清除
System.out.println("Cleaning up connection: " + client);
tln("Cleaning up connection: " + client);
outbound.close();
inbound.close();
client.close();
client.close();
}
}

服务器Sockets
服务器并不是主动地建立连接.相反地,他们是被动地监听一个客户端的连接请示然后给
他们服务.服务器是由类ServerSocket来建立的.下面的程序建立了一个服务器端socket
并把它绑定到80端口:
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(80, 5);
第一个参数是服务器要监听的端口.第二个参数是可选的.API文档中说明了这是一个监听
时间,但是在传统的socket程序中第二个参数是监听深度.一个服务器可以同时接收多个
连接请求,但是每次只能处理一个.监听堆是一个无回答的连接请求队列.上面的请求建立
一个连接来处理最后五个请求.如果省略了后面的一个参数,则默认值是50.
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(80, 5);
一旦socket建立了并开始监听连接,进来的连接将会建立并放在监听堆.accetp()方法把
在堆中的连接取出来.
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
这个方法返回一个用来与来访者对话的客户端连接.服务器本身不可能建立对话,相反地
,服务器socket会使用accept()方法来产生一个新的socket.服务器socket依旧打开并排
列新的连接请求.
与客户端socket一样,下面的一步建立输入和输出流:
DataInputStream inbound = new DataInputStream( clientSocket.getInputStream()
); DataOutputStream outbound = new DataOutputStream( clientSocket.getOutput
Stream() );
一般的I/O操作可以在新建的流中运用.在服务器回应前它等待客户端发送一个空白的行
.当会话结束时,服务器关闭流和客户端socket.如果在队列中没有请示将会出现什么情况
呢?那个方法将会等待一个的到来.这个行为叫阻塞.accept()方法将会阻塞服务器线程直
到一个呼叫到来.当5个连接处理完闭之后,服务器退出.任何的在队列中的呼叫将会被取
消.
所有的服务器都要有以下的基本的步骤:
1.建立一个服务器socket并开始监听.
2.使用accept()方法取得新的连接.
3.建立输入和输出流.
4.在已有的协议上产生会话.
5.关闭客户端流和socket.
6.回到第二步或者到第七步.
7.关闭服务器socket.

=============================================================================
重复和并发服务器
这个应用程序被当作一个重复的服务器.因为它只有在处理完一个进程以后才会接受另一
个连接.更多的复杂服务器是并发的.它为每一个请求分配一个线程,而不是来一个处理一
个.所以看起来它在同时处理多人请求.所有的商业的服务器都是并发的服务器.
Java数据报类
不像面向连接的类,数据报的客户端和服务器端的类在表面上是一样的.下面的程序建立
了一个客户和服务器商的数据报sockets:
DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket( 4545 );
DatagramSocket clientSocket = new DatagramSocket();
服务器用参数4545来指定端口号,由于客户端将要呼叫服务器,客户端可以利用可利用的
端口.如果省略第二个参数,程序会让操作系统分配一个可用的端口.客户端可以请求一个
指定的端口,但是如果其它的应用程序已经绑定到这个端口之上,请求将会失败.如果你的
意图不是作为一个服务器,最好不要指定端口.
由于流不能由交谈得到,那么我么如何与一个数据报Socket进行对话.答案在于数据报类
.
接收数据报
DatagramPacket类是用来通过DatagramSocket类接收和发送数据的类.packet类包括了连
接信息和数据.就如前面所说的一样,数据报是自身独立的传输单元.DatagramPacket类压
缩了这些单元.下面的程序表示了用一个数据报socket来接收数据:
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(new byte[512], 512); clientSocket
.receive(packet);
clientSocket.receive(packet);
packet的构建器需要知道将得到的数据放在哪儿.一个512字节的缓存被建立并且作为构
建器的第二个参数.每二个构建器参数是缓存的大小.就像ServerSocket类的accept()方
法一样,receive()方法在数据可用之前将会阻塞.
发送数据报
发送数据报是非常地简单地,所有需要的只是一个地址.地址是由InetAddress类来建立的
.这个类没有公共的构建器,但是它有几个static的方法,可以用来建立这个类的实例.下
面的列表列出了建立InetAddress类的实例的方法:
Public InetAddress Creation Methods
InetAddress getByName(String host);
InetAddress[] getAllByName(String host);
InetAddress getLocalHost();
得到本地主机的地址是非常地有用的,只有前面两个方法是用来发送数据包的.getByNam
e()和getAllByName()需要目的主机的地址.第一个方法仅仅只是返回第一个符合条件的
东西.第二个方法是必须的,因为一台计算机可能有多个地址.在这种情况下,这台计算机
被称为multi-homed.
所有的建立的方法都被标记为static.它们必须像下面这样得到调用:
InetAddress addr1 = InetAddress.getByName("merlin");
InetAddress addr2[] = InetAddress.getAllByName("merlin");
InetAddress addr3 = InetAddress.getLocalHost();

重复和并发服务器
所有的这些调用都可以掷出一个UnknownHostException违例.如果一台计算机没有连接上
DNS服务器,或者主机的确没有找到,这个违例就会被掷出.如果一台计算机没有一个激活
的TCP/IP配置,getLocalHost()也为失败并掷出一个违例.
一旦一个地址被确定了,数据报就可以被送出了.下面的程序传输了一个字符串给目的so
cket:
String toSend = "This is the data to send!");
byte[] sendbuf = new byte[ toSend.length() ];
toSend.getBytes( 0, toSend.length(), sendbuf, 0 );
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket( sendbuf, sendbuf.length,
addr, port);
clientSocket.send( sendPacket );
首先,字符串必须被转换成一个字节数组.然后,一个新的DatagramPacket实例必须被建立
.注意构建器的最后两个参数.因为要发送一个包,所以地址和端口必须被给定.一个appl
et可能可以知道它的服务器的地址,但是服务器如何知道它的客户机的地址呢.当任何一
个包被收到后,返回的地址和端口会被解压出来,并通过getAddress()和getPort()方法得
到.这就是一个服务器如何回应一个客户端的包:
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket( sendbuf, sendbuf.length,
recvPacket.getAddress(), recvPacket.getPort() );
serverSocket.send( sendPacket );
不像面向连接的操作,数据报服务器服务器其实比数据报客户端更简单:
数据报服务器
一个数据报服务器的基本步骤:
1.在一个指定的端口上建立一个数据报socket.
2.用receive方法等待进来的包.
3.用特定的协议来回应收到的包.
4.回到第二步或继续第二步.
5.关闭数据报socket.
列表9.3演示了一人简单的数据报回应服务器.它将回应它收到的包.
列表9.3.一个简单的数据报回应服务器
import java.io.*;
import java.net.*;
public class SimpleDatagramServer
{
public static void main(String[] args)
{
DatagramSocket socket = null;
DatagramPacket recvPacket, sendPacket;
try
{
socket = new DatagramSocket(4545);
while (socket != null)
{
recvPacket= new DatagramPacket(new byte[512], 512);
socket.receive(recvPacket);
sendPacket = new DatagramPacket(
recvPacket.getData(), recvPacket.getLength(),
recvPacket.getAddress(), recvPacket.getPort() );
socket.send( sendPacket );
}
}
catch (SocketException se)
{
System.out.println("Error in SimpleDatagramServer: " + se);
}
catch (IOException ioe)
{
System.out.println("Error in SimpleDatagramServer: " + ioe);

==========================================================================
简单的WEB服务器
一个简单的WEB服务器将由列表9.2这样构建.当然,还必须要对方法和回应事件进行改进
.简单的服务器不会分析和存储请求头.新的WEB服务器将分析和存储请求,为以后的处理
作准备.为了达到这个目的,你必须有一个包含HTTP请求的类.
HTTPrequest类
列表9.5列出了一个完整的HTTPrequest类.这个类必须包括一个请求头所需的所有信息.

列表9.5.HTTPrequest类.
import java.io.*;
import java.util.*;
import java.net.*;
import NameValue;
/**
* 这个类有一个HTTP请求的所有信息
*/
public class HTTPrequest
{
public String version;
public String method;
public String file;
public Socket clientSocket;
public DataInputStream inbound;
public NameValue headerpairs[];
/**
* 建立一个这个类的实例
*/
public HTTPrequest()
{
version = null;
method = null;
file = null;
clientSocket = null;
inbound = null;
inbound = null;
headerpairs = new NameValue[0];
}
/**
* 加入一个名称/值对到核心数组
*/
public void addNameValue(String name, String value)
{
try
{
NameValue temp[] = new NameValue[ headerpairs.length + 1 ];
System.arraycopy(headerpairs, 0, temp, 0, headerpairs.length);
temp[ headerpairs.length ] = new NameValue(name, value);
headerpairs = temp;
}
catch (NullPointerException npe)
{
System.out.println("NullPointerException while adding name-value:
" + npe);
}
}
/**
* 以字符串的形式归还这个类
*/
public String toString()
{
String s = method + " " + file + " " + version + " ";
for (int x = 0; x < headerpairs.length; x++ )
s += headerpairs[x] + " ";
return s;
}
}
NameValue类简单地存储了两个字符串:name 和 value.当一个新的对要被加入时,一个新
的数组将被分配.新的数组接受了旧的数组和新的成员.旧的数组然后被一个新建的对象
覆盖了.