详解Java网络编程

　　端口和套接字

　　当网络中的两台计算机进行通信时，除了确定计算机在网络中的IP外，还需要确定计算机中的一个端口，端口并不是实际的物理设备，它是一个应用程序，这个应用程序来负责两台计算机的通信。

　　一个IP标识了一台主机（服务器），主机可以提供多种服务，如web服务、ftp服务、远程桌面等。主机的每个服务都会等待客户端的连接，客户端如何区别这些服务呢？这就需要端口来区分了。

　　端口被规定为一个在0~65535之间的整数，这个整数和提供服务的应用程序关联。如web服务一般是80端口，ftp服务一般是21端口、远程桌面一般是3389端口。

　　在同一台计算机上端口号不能重复，否则，就会产生端口号冲突。程序员或计算机管理员在分配端口号时，需要遵循下面的规则：

　　（1）1~1023之间的端口号，是由ICANN来管理的，不能分配给用户自己的应用程序；

　　（2）1024~5000一般被TCP/IP程序作为临时端口号使用；

　　（3）分配的端口号不能发生冲突；

　　（4）应分配数值大于5000的端口号给用户开发的应用程序。

　　TCP用主机的IP加上主机上的端口号作为TCP连接的端点，这种端点就叫做套接字（socket）或插口。套接字用（IP地址：端口号）表示，区分不同应用程序进程间的网络通信和连接，套接字主要有3个参数：通信的目的IP地址、使用的传输层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。

　　在Java语言中，使用Socket类来创建套接字，使用Socket类在两台计算机之间进行通信时，是有主次之分的，一个称为服务器程序，一个称为客户端程序。在服务器端使用ServerSocket类创建套接字，主要是监听指定的端口，等待客户端的连接；在客户端使用Socket类创建套接字，用于连接服务器端的套接字。服务器端和客户端的套接字的IP地址和端口号要一致。

　　在服务器端创建ServerSocket对象，并绑定监听端口。调用ServerSocket对象的accept()方法监听客户端的请求。与客户端建立连接后，它会返回一个已连接的Socket对象，并通过输入流读取客户端发送的请求信息，然后通过输出流向客户端发送响应信息，最后关闭socket及相关资源。

　　在客户端创建Socket对象，需要指定连接服务器的地址和端口号，和服务器建立连接后，通过输出流向服务端发送请求信息，然后通过输入流获取服务器的响应信息，最后关闭socket及相关资源。

　　构建TCP服务器

　　在客户端和服务器端通信模式中，可以使用ServerSocket对象来构建TCP服务端。服务端需要创建监听特定端口的ServerSocket，ServerSocket负责接收客户连接请求，并生成与客户端连接的Socket。

　　ServerSocket类的构造方法说明如下：

　　ServerSocket()

　　该构造方法创建一个未绑定的服务器套接字。

　　ServerSocket(int port)

　　该构造方法创建绑定到指定端口的服务器套接字。参数port为指定的端口号。

　　ServerSocket(int port, int backlog)

　　该构造方法创建服务器套接字并将其绑定到具有指定backlog的指定本地端口号。参数port为端口号，参数backlog为请求传入连接队列的最大长度。如果连接请求在队列已满时到达，则连接将被拒绝。

　　ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)

　　该构造方法使用指定的端口、侦听backlog和要绑定到的指定的IP地址创建服务器。参数bindAddr为指定IP地址的InetAddress对象。

　　ServerSocket类的常用方法说明如下：

　　Socket accept()

　　该方法用于侦听与此套接字的连接请求，并接收该请求，该方法将阻塞，直到建立连接。该方法将返回一个新的套接字。

　　InetAddress getInetAddress()

　　该方法返回此服务器套接字的本地地址。如果套接字在关闭前已绑定，则此方法将在套接字关闭后继续返回本地地址。

　　void bind(SocketAddress endpoint)

　　该方法将服务器套接字绑定到特定地址（IP地址和端口号）。如果地址为空，那么系统将获取一个临时端口和一个有效的本地地址来绑定套接字。参数endpoint是SocketAddress类型，指定了要绑定的IP地址和端口号。

　　boolean isBound()

　　该方法返回服务器套接字的绑定状态。

　　netAddress getInetAddress()

　　该方法返回此服务器套接字的本地地址。

　　int getLocalPort()

　　该方法返回此套接字侦听的端口号。

　　void close()

　　该方法关闭该套接字。关闭该套接字后，当前在accept（）塞的任何线程都将抛出SocketException。

　　在服务器端创建ServerSocket对象，并绑定监听端口。调用ServerSocket对象的accept()方法监听客户端的请求。与客户端建立连接后，通过输入流读取客户端发送的请求信息，然后通过输出流向客户端发送响应信息，最后关闭socket及相关资源。

　　案例1：编写一个TCP服务端程序。建立TcpServer类，在TcpServer类中创建套接字，侦听指定的端口，等待连接请求。

　　在PCoreUnit11项目新建tcp包，在tcp包下新建TcpServer类。代码如下：

　　packagetcp;import java.io.BufferedReader;import java.io.InputStreamReader;import java.io.PrintStream;import java.net.InetAddress;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;/*** @ClassName: TcpServer* @Description: 网络编程（构建TCP服务器）案例1* @author 编程训练营* @date**/publicclass TcpServer {// 定义ServerSocket对象 ServerSocket serverSocket = null; // 定义端口号int port; // 构造方法public TcpServer() {this.port = 9099; } /** * @Title: getIp * @Description: 获取服务器的IP地址 * @param@return 参数 * @return String 返回类型 * @throws */public String getIp() {if( null != serverSocket ) { InetAddress address = serverSocket.getInetAddress();return address.getHostAddress(); }return ""; * @Title: init * @Description: 初始化和启动服务器 * @param 参数 * @return void 返回类型publicvoid init() { System.out.println("服务器启动...");try { /** * 创建一个ServerSocket，这里可以指定连接请求的队列长度 new ServerSocket(port,3) * 意味着当队列中有3个连接请求时，如果客户端再请求连接，就会被服务器拒绝 */ serverSocket = new ServerSocket(port, 3); // 服务器循环监听连接请求while (true) { // 从请求队列中取出一个客户端的连接请求 Socket client = serverSocket.accept(); // 建立一个新线程处理这次连接new HandlerThread(client); } } catch (Exception e) { System.out.println("服务器异常: " + e.getMessage()); * @ClassName: HandlerThread * @Description: 客户端请求线程处理类 * @author 编程训练营 * @date *privateclass HandlerThread implements Runnable { // 定义socket Socket socket; // 构造方法public HandlerThread(Socket socket) {this.socket = socket; // 启动线程new Thread(this).start(); /** * <p> * Title: run * </p> * Description: * * @see java.lang.Runnable#run() */ @Overridepublicvoid run() {try { // 读取客户端数据 BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); // 这里要注意和客户端输出流的写方法对应,否则会抛 EOFException String clientInputStr = input.readLine(); // 处理客户端数据 System.out.println("客户端发过来的内容:" + clientInputStr); // 向客户端回复信息 PrintStream out = new PrintStream(socket.getOutputStream()); System.out.print("请输入: "); // 发送键盘输入的一行 String s = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)).readLine(); out.println(s); out.close(); input.close(); } catch (Exception e) { System.out.println("服务器 run 异常: " + e.getMessage()); } finally {if (socket != null) {try { socket.close(); } catch (Exception e) { socket = null; System.out.println("服务端 finally 异常:" + e.getMessage()); }}}}}}

　　编写TCP服务端程序的主要步骤如下：

　　实例化ServerSocket对象，创建套接字；调用ServerSocket对象的accept()方法监听端口；accept()方法监听到连接请求后，会返回Socket对象，accept()是堵塞方法，如果没有客户端的连接请求，方法后面的代码不会执行；建立一个新的线程，利用I/O流与客户端进行通信，通信完成后，关闭Socket。在tcp包下新建TcpServerTest测试类，启动服务器。代码如下：

　　* @ClassName: TcpServerTest* @datepublicclassTcpServerTest { * @Title: main * @Description: Java程序入口main方法 * @param@param args 参数publicstaticvoid main(String[] args) { // 实例化TcpServer对象 TcpServer tcpserver = new TcpServer(); // 启动服务 tcpserver.init();}

　　程序TcpServerTest实例化TcpServer对象，并调用TcpServer对象的init()方法启动服务器。

　　TCP客户端用于连接TCP服务器，并向服务器发送请求，接收服务器返回的数据。客户端的套接字由Socket类创建。

　　Socket类的主要构造方法说明如下：

　　Socket(InetAddress address, int port)

　　该构造方法创建流套接字并将其连接到指定IP地址处的指定端口号。

　　Socket类的主要方法说明如下：

　　void bind(SocketAddress bindpoint)

　　该方法将将套接字绑定到bindpoint指定的IP地址和端口号。

　　void connect(SocketAddress endpoint)

　　该方法将此套接字连接到指定的IP地址和端口号，IP地址和端口号由endpoint指定。

　　void connect(SocketAddress endpoint, int timeout)

　　该方法将此套接字连接到指定的IP地址和端口号，IP地址和端口号由endpoint指定。参数timeout为连接超时时间。

　　该方法关闭此套接字。

　　案例1：编写TCP客户端程序。建立TcpClient类，连接前面课程创建的TCP服务，并输出服务器的返回数据到控制台。

　　在tcp包下新建TcpClient类。代码如下：

　　importjava.io.IOException;* @ClassName: TcpClient* @Description: 网络编程（构建TCP客户端）案例1publicclass TcpClient { // 定义一个套接字 Socket socket; // 定义IP地址 String ip;public TcpClient(String ip, int port) {this.ip = ip;this.port = port; * @Title: send @Description: 向TCP服务器发送请求 @param 参数 * @return void 返回类型 @throwspublicvoid send() { System.out.println("客户端正在连接服务器...");while (true) { // 实例化套接字，指定IP地址和端口号 // 套接字实例化后，会自动向服务器发送请求 socket = new Socket(ip, port); // 向服务器端发送数据 String str = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)).readLine(); out.println(str); // 读取服务器端返回的数据 String ret = input.readLine(); System.out.println("服务器端返回过来的是: " + ret); // 如接收到 "OK" 则断开连接if ("OK".equals(ret)) { System.out.println("客户端将关闭连接");break; } System.out.println("客户端异常:" + e.getMessage()); } catch (IOException e) { System.out.println("客户端 finally 异常:" + e.getMessage()); }

　　编写TCP客户端程序的主要步骤如下：

　　（1）实例化Socket对象，创建套接字。套接字的IP地址需要和服务器的IP地址一致，如果TCP服务器没有指定IP地址，而是采用默认的IP地址，客户端套接字的IP地址可以是本地地址127.0.0.1，端口号必须一致。

　　（2）应用I/O类向服务器端写入数据，发送请求；

　　（3）应用I/O类读取服务端返回的数据；

　　（4）通信完成后，关闭Socket。

　　在tcp包下新建TcpClientTest测试类。代码如下：

　　* @ClassName: TcpClientTestpublicclassTcpClientTest { // 实例化client对象 TcpClient client = new TcpClient("127.0.0.1",9099); // 向服务端发送请求 client.send();

　　TcpClientTest程序实例化TcpClient对象，调用TcpClient对象的send()方法向服务器端发送请求。

　　客户端和服务器端测试步骤：

　　启动TCP服务器TcpServerTest；启动客户端程序TcpClientTest；在客户端程序控制台窗口输入hello，向服务器端发送输入的内容;服务器端控制台窗口回显客户端发送的内容；在服务器端控制台窗口输入OK，服务端向客户端返回在控制台输入的内容；客户端判断返回的内容是OK时，结束连接。程序执行结果如下图所示：

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