客户端Socket概述与实例

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本文介绍了Java中的Socket类，包括其基本操作、构造与使用方法，以及实例解析了Daytime协议客户端的创建。此外，还详细讲解了如何向服务器写入数据、关闭Socket、获取Socket信息以及设置Socket选项，如TCP_NODELAY、SO_LINGER、SO_TIMEOUT等。

绝大部分知识与实例来自O’REILLY的《Java网络编程》（Java Network Programming,Fourth Edition,by Elliotte Rusty Harold(O’REILLY)）。

Socket类简介

Socket又名套接字，由地址和端口号组成。它可以完成以下7个基本操作：
（1）连接远程机器；
（2）发送数据；
（3）接收数据；
（4）关闭连接；
（5）绑定端口；
（6）监听入站数据；
（7）在绑定端口上接收来自远程机器的连接。
Java的Socket类提供了对应前4个操作的方法，后面3个方法用于等待客户端的连接，仅服务器需要，由ServerSocket实现。
Socket类的使用大致可分为两个基本步骤：构造一个Socket对象并完成配置；利用Socket对象连接远程主机，并获取输入/输出流。

Socket对象的构建与简单使用

Socket的构造函数如下：

//构建一个空的Socket对象
public Socket()

//构建一个空的Socket对象，并设置代理服务器
public Socket(Proxy proxy)

//构建一个空的Socket对象，并设置加密机制
public Socket(SocketImpl impl)

//根据主机名和端口号构造Socket对象
public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException

//根据InetAddress对象和端口号构造Socket对象
public Socket(InetAddress address, int port) throws IOException

//允许设置在哪个本地接口连接
public Socket(String host, int port, InetAddress localAddr,int localPort) throws IOException

各个构造器的参数见注释。需要注意的是，前三个构造器在创建对象时不会打开与远程主机的连接（因为没有提供地址和端口号），而后面的构造器则会。另外，由于Socket实现了Closeable，因此最好利用Java 7的try-with-resources实现自动关闭。
创建Socket对象并建立连接后，就可以调用Socket的getInputStream()获取来自服务器的输入了。

实例1：Daytime协议客户端

public static void showDayTime(){
    String hostName = "time.nist.gov";
    try(Socket socket = new Socket(hostName, 13)){
        socket.setSoTimeout(15 * 1000);
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        try(InputStreamReader reader = 
                new InputStreamReader(socket.getInputStream(),"ASCII")){
            for(int c = reader.read() ; c != -1 ;c = reader.read()){
                builder.append((char)c);
            }
        }
        System.out.println(builder.toString());
    } catch (UnknownHostException e) {
        System.out.println("Unknown Host.");
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

public static void main(String[] args){
    showDayTime();
}

输出：
58007 17-09-11 02:33:20 50 0 0 938.2 UTC(NIST) *

向服务器写入数据

如果需要向服务器写入数据，只需要通过Socket的getOutputStream()方法获得一个输出流，然后向这个输出流输出数据即可。输出结束后必须手动调用输出流的flush()方法确保发送。

关闭Socket

close()方法同时关闭输入和输出，如果只想关闭一半，可以使用shutdownInput()和shutdownOutput()方法。

获取Socket对象的信息

Socket类提供了一些方法，用于获取某个Socket对象的信息：

//获取远程主机地址
public InetAddress getInetAddress()

//获取远程主机端口
public int getPort()

//获取本地端口
public int getLocalPort()

//连接是否处于关闭状态
public boolean isClosed()

//连接是否成功打开过
public boolean isConnected()

//Socket是否成功绑定到本地系统的出站端口
public boolean isBound()

public String toString()
输出样例：
Socket[addr=www.baidu.com/183.232.231.172,port=80,localport=10307]

设置Socket选项

Socket选项指定了Java Socket依赖的原生socket如何发送和接收数据。有以下选项可用：
（1）TCP_NODELAY

public void setTcpNoDelay(boolean on) throws SocketException
public boolean getTcpNoDelay() throws SocketException

正常状况下，为了提升效率，小数据包发送前会组合成大包再发送。设置TCP_NODELAY为true可确保包会尽可能快地发送，无论包的大小。简单来讲，setTcpNoDelay(true)会关闭socket的缓冲功能。

（2）SO_LINGER

public void setSoLinger(boolean on, int linger) throws SocketException
public int getSoLinger() throws SocketException

SO_LINGER指定了Socket关闭时如何处理尚未发送的数据报。默认情况下，close()方法会立即返回，但系统仍会尝试发送剩余的数据。如果延迟时间设置为0，那么当Socket关闭时，所有未发送的数据报都将被丢弃。如果SO_LINGER设置为打开并设置一个任意正数的延迟时间，close()方法会阻塞，等待发送数据和接收确认。
当这个选项被禁用时，getSoLinger()方法返回-1。

（3）SO_TIMEOUT

public synchronized void setSoTimeout(int timeout) throws SocketException
public synchronized int getSoTimeout() throws SocketException

正常情况下，尝试从Socket读取数据时，read()方法会阻塞尽可能长的时间来得到足够的字节。设置SO_TIMEOUT可以确保一次调用阻塞的时间不超过某个固定的毫秒数。如果超时，会抛出一个InterruptedIOException，但不会中断socket的连接。

（4）SO_RCVBUF与SO_SNDBUF

public synchronized void setReceiveBufferSize(int size) throws SocketException
public synchronized int getReceiveBufferSize() throws SocketException

public synchronized void setSendBufferSize(int size) throws SocketException
public synchronized int getSendBufferSize() throws SocketException

用于设置接收缓冲区大小与发送缓冲区大小，单位为字节。一般来说，如果不能充分利用带宽，应当增大缓冲区；若网络拥塞严重，应当减小缓冲区。

（5）SO_KEEPALIVE

public void setKeepAlive(boolean on) throws SocketException
public boolean getKeepAlive() throws SocketException

如果打开了SO_KEEPALIVE，客户端会偶尔通过一个空闲连接发送一个数据包，以确保服务器未崩溃。如果服务器未能响应，客户端会继续尝试一段时间（一般12分钟），直到接收到响应为止，否则连接将被关闭。

（6）SO_REUSEADDR

public void setReuseAddress(boolean on) throws SocketException
public boolean getReuseAddress() throws SocketException

设置是否允许多个Socket绑定到同一个端口，默认为false（不允许）。这个设置想要生效，首先它要在绑定端口之前调用，也就是要先用非连接的几种构造器创建Socket对象，然后设置该属性为true，最后再调用connect()完成连接。还有一点，新老Socket必须同时设置该属性为true，否则该设置也无法起效。

以上几个属性的setter如果抛出SocketException，一般指底层socket不支持该属性。