网络编程|套接字

一、套接字概述

1、套接字 ----> IP地址+端口

2、端口号

• 由16位二进制数表示，即十进制数范围为0~65535。
• 0~1023端口为公认端口或熟知端口。
• 如果选择1024以后的端口，注意不要和其他的应用程序端口产生冲突。

3、分类

①客户端套接字

• 发出连接请求的套接字
• 需要指明连接端的IP和端口
• java.net.Socket类

②服务器端套接字

• 接受连接请求的套接字
• 需要指明监听的端口号
• java.net.ServeSocket类

4、 采用TCP进行通信，封装了底层网络的通信细节，使得网络编程变得简单。

二、客户端套接字

1、编程步骤

• ①建立网络连接。需要指出服务器端的IP地址和端口号。
• ②连接成功后，就可以实现数据交互。
  数据交互时按照请求—响应模型由客户端向服务器端发送请求，服务器端根据请求内容进行处理，并将响应结果返回给客户端。
  注：数据交互的过程可以进行多次，但是每次都要按照请求—响应模型进行。
• ③数据交互结束后。关闭网络连接，释放占用的资源（如端口、内存等），结束客户端程序。

2、构造方法

public Socket(String host,int post) throws UnknownHostException,IOException
public Socket(InetAddress address,int port) throws IOException

3、调用构造方法，创建Socket对象

Socket socket1 = new Socket("www.baidu.com",80);
Socket socket2 = new Socket("127.0.0.1",8000);

socket1实现了连接www.baidu.com这台主机的80端口
socket2实现了连接127.0.0.1这台主机的8000端口

4、数据交互

①交互操作通过输入流/输出流完成

• 发送的请求数据写入到连接对象的输出流中

public OutputStream getOutputStream() throws IOException

• 从连接对象的输入流中读取数据

public InputStream getInputStream() throws IOException

• 获取输入流/输出流的格式

OutputStream out  =socket1.getOutputStream(); //建立socket1的输出流对象
InputStream in = socket2.getInputStream(); //建立socket2的输入流对象

• 建立完输入输出流对象后，可以按照I/O流的方式进行数据交互，而且可以通过流的嵌套结构将基本流转换成需要的装饰流，从而方便操作。

②关闭网络连接

socket1.close();

三、服务器端套接字

1、编程步骤

• ①监听固定的端口。（服务器端是处于被动等待连接的状态，不需要发起连接）
• ②当服务器端监听到客户端的连接请求后，就可以与客户端建立一个网络连接。
  在这个连接中，包含客户端的相关信息，如IP地址等。
• 连接建立成功后，双方可以进行数据交互了。
• 数据交互结束后，要关闭服务器端，释放占用的资源。

2、采用多线程机制

为解决多用户响应问题，一般采用多线程机制。当获得一个连接后即启动一个专门线程进行处理，主线程继续监听下一个连接请求。

3、构造方法

public ServerSocket(int port) throws IOException

• 该方法创建绑定到特定端口的服务器套接字对象。
• port：连接指定的端口（如果为0，表示使用任何空闲的端口）

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连接请求队列：

在建立连接时，会创建一个连接请求队列，表示可以连接的最大请求数（默认为50）。
如果队列满时再收到连接请求，则拒绝该连接。
（下面的构造方法可以解决该问题）

public ServerSocket(int port,int backlog) throws IOException

• 如果backlog的值小于等于0，则使用默认值

4、连接监听

public Socket accept() throws IOException

此方法监听并接收到此套接字的连接，则其在连接传入之前一直阻塞。

四、实例

实现一次数据交互

/**
 * 向服务器端发送一个问候字符串：“你好，我是客户机A”，并显示服务器端响应的字符串信息：“你好，我是服务器B”。
 * 数据交互只进行一次
 */
import java.net.Socket;
import java.io.*;

public class Example1 {
	public static void main(String[] args) {
		Socket client_socket = null;
		DataInputStream in = null;
		DataOutputStream out = null;
		String ip = "127.0.0.1";// 服务器IP
		int port = 5050;// 服务器端口

		try {
			client_socket = new Socket(ip, port);// 与服务器创建连接
			in = new DataInputStream(client_socket.getInputStream());// 创建输入流
			out = new DataOutputStream(client_socket.getOutputStream());// 创建输出流
			out.writeUTF("你好，我是客户机A");// 向服务器端发送消息 [writeUTF---->将一个字符串写入基础输出流]
			System.out.println("客户机启动，向服务器发送消息：你好，我是客户机A");
			String str = in.readUTF();// 等待读取服务器端响应的信息，进入阻塞状态
			System.out.println("服务器端的响应信息：" + str);

		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e);
		} finally {
			try {//关闭网络连接
				in.close();
				out.close();
				client_socket.close();
			} catch (Exception e) {
			}
		}
	}
}

/**
 * 作为上例的服务器端程序，该程序监听来自客户端的连接请求，显示收到的客户端字符串内容：“你好，我是客户机A”，并回送响应的字符串信息：“你好，我是服务器B”。
 * 数据交互只进行一次。
 */
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Example2 {
	public static void main(String[] args) {
		ServerSocket server_client = null;
		Socket socket = null;
		DataInputStream in = null;
		DataOutputStream out = null;
		int port = 5050;
		
		try {
			server_client = new ServerSocket(port);//创建绑定端口的服务器端socket
		}catch(IOException e) {
			System.out.println(e);
		}
		
		try {
			System.out.println("服务器启动！");
			
			//监听并接收到此套接字的连接。此方法在连接传入之前处于阻塞状态
			socket = server_client.accept();
			in = new DataInputStream(socket.getInputStream());//创建输入流
			out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());//创建输出流
			String str = in.readUTF();//从输入流读取字符串，读取结束之前处于阻塞状态
			System.out.println("客户机发送过来的信息是：" + str);
			out.writeUTF("你好，我是服务器B");//向输入流写入字符串
		}catch(IOException e) {
			System.out.println(e);
		}finally {
			try {//关闭网络连接
				out.close();
				in.close();
				server_client.close();
			}catch(IOException e) {
				System.out.println(e);
			}
		}
	}
}

有两个类，需要先执行Example2类，再执行Example1类。
Example1执行后：