Socket编程

原创已于 2025-08-28 18:53:48 修改 · 916 阅读

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#socket

于 2025-08-28 17:53:27 首次发布

Socket 编程是网络通信的核心，下面阐述TCP 协议下服务端和客户端的编程步骤。

服务端：

服务端的任务是等待并处理客户端的连接请求。其核心是使用 ServerSocket 类。
步骤详解：

创建 ServerSocket
- 在指定的端口上监听客户端的连接请求。
- ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port); (例如端口号：8888)
等待客户端连接 (阻塞)
- 调用 accept() 方法。该方法会一直阻塞，直到有客户端连接上来。
- 一旦有客户端连接成功，accept() 方法会返回一个 Socket 对象。这个 Socket 对象就是与这个特定客户端通信的通道。
- Socket clientSocket = serverSocket.accept();
获取输入输出流
- 通过步骤2得到的 clientSocket 来获取输入流和输出流。
- 输入流 (InputStream)：用于读取从客户端发送过来的数据。
- 输出流 (OutputStream)：用于向客户端发送数据。
- 通常我们会将它们包装成更方便操作的字符流或数据流。

InputStream is = clientSocket.getInputStream();
OutputStream os = clientSocket.getOutputStream();
// 常用包装流
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(os));

通信 (读写数据)
- 使用获取到的流，与客户端进行数据的读写交互。
- 读取客户端数据：String clientMessage = in.readLine();
- 向客户端发送数据：out.println(“Hello, Client!”); out.flush(); (flush() 很重要！)
关闭资源 (非常重要!)
- 通信结束后，按顺序关闭所有打开的流和 Socket。
- 顺序：后开的先关。
- in.close(); -> out.close(); -> clientSocket.close(); -> serverSocket.close();
- 通常会在 finally 块或使用 try-with-resources 语句来确保资源被关闭。

客户端：

客户端的任务是主动向服务端发起连接请求。其核心是使用 Socket 类。
步骤详解：

创建 Socket 并连接服务器
- 指定服务端的 IP 地址（或主机名）和端口号，直接创建 Socket 对象。创建过程就是发起连接的过程。
- Socket socket = new Socket(serverIp, port); (例如：“127.0.0.1” 或 “localhost” 表示本机，端口号必须与服务端一致)
获取输入输出流
- 与服务端第3步类似，通过 socket 对象获取流。
- 注意方向：
  - 输出流 (OutputStream)：用于向服务端发送数据。
  - 输入流 (InputStream)：用于读取从服务端返回的数据。

OutputStream os = socket.getOutputStream(); // 用来发
InputStream is = socket.getInputStream();   // 用来收
// 同样进行包装
PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(os));
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));

通信 (读写数据)
- 使用流与服务端进行交互。
- 向服务端发送数据：out.println(“Hello, Server!”); out.flush();
- 读取服务端返回的数据：String serverResponse = in.readLine();
关闭资源
- 同样，按顺序关闭所有资源。
- out.close(); -> in.close(); -> socket.close();

代码示例 (Java)

服务端代码

// Server.java
import java.io.*;
import java.net.*;

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        int port = 8888;
        // 使用 try-with-resources 自动关闭资源
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port)) {
            System.out.println("服务器启动，等待客户端连接...");

            // 等待一个客户端连接
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();
            System.out.println("客户端已连接: " + clientSocket.getInetAddress());

            // 获取流
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
            PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true); // autoFlush

            // 读取客户端消息
            String clientMessage = in.readLine();
            System.out.println("收到客户端消息: " + clientMessage);

            // 向客户端发送响应
            out.println("你好，客户端！我已收到你的消息：'" + clientMessage + "'");

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端代码

// Client.java
import java.io.*;
import java.net.*;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        String hostname = "localhost";
        int port = 8888;

        try (Socket socket = new Socket(hostname, port)) {
            System.out.println("已连接到服务器...");

            // 获取流
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

            // 向服务器发送消息
            out.println("Hello, Server!");

            // 读取服务器响应
            String serverResponse = in.readLine();
            System.out.println("服务器响应: " + serverResponse);

        } catch (UnknownHostException e) {
            System.err.println("无法找到主机: " + hostname);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("I/O 错误: " + e.getMessage());
        }
    }
}

执行流程

先启动 Server，它会阻塞在 accept() 方法等待。
再启动 Client，它会连接服务器。
服务端 accept() 返回，建立连接。
客户端发送消息 “Hello, Server!” 给服务端。
服务端收到消息并打印，然后发送一个响应回客户端。
客户端收到响应并打印。
两者关闭连接。

三次握手

TCP的三次握手是TCP连接建立的过程，其核心目的是双方确认彼此的发送和接收能力正常，并同步初始序列号（Sequence Number, SN），为可靠传输做准备。
整个过程由客户端主动发起，下图清晰地展示了从发起请求到建立连接的完整流程：
在这里插入图片描述

第一次握手 (SYN)：Client 发送连接请求。证明了Client的发送能力正常。
第二次握手 (SYN+ACK)：Server 收到请求并回复确认。这一步同时证明了：1. Server的接收能力正常；2. Server的发送能力正常。
第三次握手 (ACK)：Client 收到Server的回复后，再次发送确认。这一步证明了：Client的接收能力正常。
此时，Server收到第三次握手后，才能最终确认Client的接收能力是正常的。