JAVA總結之一：SOCKET通信（代碼篇）

前言：這是我第一次開始總結我的編程之路，那么就從socket通信開始吧，本片是我原引自網絡總結篇文章，我覺得比較具體精煉，代碼干練，是我想要總結的類型，因此就“借鑒”以自用。如果還有更好的我會繼續總結，也當是我的繼續學習啦。

——levy

 

一、SOCKET原理

　　 1.什么是socket
　　 所謂socket通常也稱作"套接字"，用於描述IP地址和端口，是一個通信鏈的句柄。應用程序通常通過"套接字"向網絡發出請求或者應答網絡請求。
　　 以J2SDK-1.3為例，Socket和ServerSocket類庫位於java.net包中。ServerSocket用於服務器端，Socket是建立網絡連接時使用的。在連接成功時，應用程序兩端都會產生一個Socket實例，操作這個實例，完成所需的會話。對於一個網絡連接來說，套接字是平等的，並沒有差別，不因為在服務器端或在客戶端而產生不同級別。不管是Socket還是ServerSocket它們的工作都是通過SocketImpl類及其子類完成的。
　　 2.重要的Socket API：
　　 java.net.Socket繼承於java.lang.Object，有八個構造器，其方法並不多，下面介紹使用最頻繁的三個方法，其它方法大家可以見JDK-1.3文檔。
　　 . Accept方法用於產生"阻塞"，直到接受到一個連接，並且返回一個客戶端的Socket對象實例。"阻塞"是一個術語，它使程序運行暫時"停留"在這個地方，直到一個會話產生，然后程序繼續；通常"阻塞"是由循環產生的。
　　 . getInputStream方法獲得網絡連接輸入，同時返回一個IutputStream對象實例，。
　　 . getOutputStream方法連接的另一端將得到輸入，同時返回一個OutputStream對象實例。
　　 注意：其中getInputStream和getOutputStream方法均會產生一個IOException，它必須被捕獲，因為它們返回的流對象，通常都會被另一個流對象使用。
　　 3.如何開發一個Server-Client模型的程序
　　 開發原理：

　　 服務器，使用ServerSocket監聽指定的端口，端口可以隨意指定（由於1024以下的端口通常屬於保留端口，在一些操作系統中不可以隨意使用，所以建議使用大於1024的端口），等待客戶連接請求，客戶連接后，會話產生；在完成會話后，關閉連接。

　　 客戶端，使用Socket對網絡上某一個服務器的某一個端口發出連接請求，一旦連接成功，打開會話；會話完成后，關閉Socket。客戶端不需要指定打開的端口，通常臨時的、動態的分配一個1024以上的端口。

 

二、建立模型

      

       1.基本Server-Client模型

 

　　 ｛建立服務器｝ 

import java.net.*;
import java.io.*;

public class Server {
    private ServerSocket ss;
    private Socket socket;
    private BufferedReader in;
    private PrintWriter out;

    public Server() {
      try {
          ss = new ServerSocket(10000);
 //進入循環，這是由socket的特性決定的，進行循環監聽
          while (true) {
              socket = ss.accept(); //accept() 監聽方法
              in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
              out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(),true);

              String line = in.readLine();
              out.println("you input is :" + line);
              out.close();
              in.close();
              socket.close(); //socket流必須關閉！
            }
          ss.close();
        } catch (IOException e) {}
    }

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

 

這個程序建立了一個服務器，它一直監聽10000端口，等待用戶連接。在建立連接后給客戶端返回一段信息，然后結束會話。這個程序一次只能接受一個客戶連接。

｛建立客戶端｝

import java.io.*;
import java.net.*;
public class Client {
    Socket socket;
    BufferedReader in;
    PrintWriter out;
    public Client() {
      try {
          socket = new Socket("xxx.xxx.xxx.xxx", 10000);  //服務器地址和端口號
          in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
          out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(),true);
          BufferedReader line = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
          out.println(line.readLine());
          line.close();
          out.close();
          in.close();
          socket.close();
        } catch (IOException e) {}
    }
    public static void main(String[] args) {
      new Client();
    }
  }

 

這個客戶端連接到地址為xxx.xxx.xxx.xxx的服務器，端口為10000，並從鍵盤輸入一行信息，發送到服務器，然后接受服務器的返回信息，最后結束會話。

 

       2.Serverd端多線程模型（解決多客戶同時連接）

　　 在實際的網絡環境里，同一時間只對一個用戶服務是不可行的。一個優秀的網絡服務程序除了能處理用戶的輸入信息，還必須能夠同時響應多個客戶端的連接請求。在java中，實現以上功能特點是非常容易的。

　　 設計原理：

　　 主程序監聽一端口，等待客戶接入；同時構造一個線程類，准備接管會話。當一個Socket會話產生后，將這個會話交給線程處理，然后主程序繼續監聽。運用Thread類或Runnable接口來實現是不錯的辦法。
　　

｛實現消息共性｝ 

 

import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server extends ServerSocket {
    private static final int SERVER_PORT = 10000;
    public Server() throws IOException {
        super(SERVER_PORT);
        try {
            while (true) {
                Socket socket = accept();
                new CreateServerThread(socket);
              }
          } catch (IOException e) {} finally {
            close();
          }
      }
//--- CreateServerThread
    class CreateServerThread extends Thread {
        private Socket client;
        private BufferedReader in;
        private PrintWriter out;
        public CreateServerThread(Socket s) throws IOException {
            client = s;
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream(), "GB2312"));
            out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);
            out.println("--- Welcome ---");
            start();
          }
        public void run() {
          try {
              String line = in.readLine();
              while (!line.equals("bye")) {
                  String msg = createMessage(line);
                  out.println(msg);
                  line = in.readLine();
                }
              out.println("--- See you, bye! ---");
              client.close();
            } catch (IOException e) {}
        }
        private String createMessage(String line) {
          xxxxxxxxx;
        }
      }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new Server();
      }
  }

   

這個程序監聽10000端口，並將接入交給CreateServerThread線程運行。CreateServerThread線程接受輸入，並將輸入回應客戶，直到客戶輸入"bye"，線程結束。我們可以在createMessage方法中，對輸入進行處理，並產生結果，然后把結果返回給客戶。 第三步 實現信息共享:在Socket上的實時交流

 

        2.信息共享模型

　　 網絡的偉大之一也是信息共享，Server可以主動向所有Client廣播消息，同時Client也可以向其它Client發布消息。下面看看如何開發一個可以實時傳遞消息的程序。

設計原理：
　　 服務器端接受客戶端的連接請求，同時啟動一個線程處理這個連接，線程不停的讀取客戶端輸入，然后把輸入加入隊列中，等候處理。在線程啟動的同時將線程加入隊列中，以便在需要的時候定位和取出。

　　｛源碼｝

 

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
import java.lang.*;
public class Server extends ServerSocket {
    private static ArrayList User_List = new ArrayList();
    private static ArrayList Threader = new ArrayList();
    private static LinkedList Message_Array = new LinkedList();
    private static int Thread_Counter = 0;
    private static boolean isClear = true;
    protected static final int SERVER_PORT = 10000;
    protected FileOutputStream LOG_FILE = new FileOutputStream("d:/connect.log", true);
    public Server() throws FileNotFoundException, IOException {
        super(SERVER_PORT);
        new Broadcast();
//append connection log
        Calendar now = Calendar.getInstance();
        String str = "[" + now.getTime().toString() + "] Accepted a connection\015\012";
        byte[] tmp = str.getBytes();
        LOG_FILE.write(tmp);
        try {
            while (true) {
                Socket socket = accept();
                new CreateServerThread(socket);
              }
          } finally {
            close();
          }
      }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new Server();
      }
//--- Broadcast
    class Broadcast extends Thread {
        public Broadcast() {
          start();
        }
        public void run() {
          while (true) {
              if (!isClear) {
                  String tmp = (String)Message_Array.getFirst();
                  for (int i = 0; i < Threader.size(); i++) {
                      CreateServerThread client = (CreateServerThread)Threader.get(i);
                      client.sendMessage(tmp);
                    }
                  Message_Array.removeFirst();
                  isClear = Message_Array.size() > 0 ? false : true;
                }
            }
        }
      }
//--- CreateServerThread
    class CreateServerThread extends Thread {
        private Socket client;
        private BufferedReader in;
        private PrintWriter out;
        private String Username;
        public CreateServerThread(Socket s) throws IOException {
            client = s;
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
            out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);
            out.println("--- Welcome to this chatroom ---");
            out.println("Input your nickname:");
            start();
          }
        public void sendMessage(String msg) {
          out.println(msg);
        }
        public void run() {
          try {
              int flag = 0;
              Thread_Counter++;
              String line = in.readLine();
              while (!line.equals("bye")) {
                  if (line.equals("l")) {
                      out.println(listOnlineUsers());
                      line = in.readLine();
                      continue;
                    }
                  if (flag++ == 0) {
                      Username = line;
                      User_List.add(Username);
                      out.println(listOnlineUsers());
                      Threader.add(this);
                      pushMessage("[< " + Username + " come on in >]");
                    } else {
                      pushMessage("<" + Username + ">" + line);
                    }
                  line = in.readLine();
                }
              out.println("--- See you, bye! ---");
              client.close();
            } catch (IOException e) {} finally {
              try {
                  client.close();
                } catch (IOException e) {}
              Thread_Counter--;
              Threader.remove(this);
              User_List.remove(Username);
              pushMessage("[< " + Username + " left>]");
            }
        }
        private String listOnlineUsers() {
          String s ="-+- Online list -+-\015\012";
          for (int i = 0; i < User_List.size(); i++) {
              s += "[" + User_List.get(i) + "]\015\012";
            }
          s += "-+---------------------+-";
          return s;
        }
        private void pushMessage(String msg) {
          Message_Array.addLast(msg);
          isClear = false;
        }
      }
  }

 

 

 

這就是程序運行后，多用戶登陸並且輸入信息后的屏幕。實現了信息的實時廣播。用戶輸入"l"就可以列出在線人員表。

 

 三、整體直觀代碼塊（socket模型）

 

 ｛客戶端socket類｝

 

import java.io.*;
import java.net.*;

public class NovelClient {


    private ObjectOutputStream output;
    private ObjectInputStream input;
    private Socket socket;
    private Object o;


    /**
     * socket流聲明
     */
    public NovelClient(){
        try {
            InetAddress addr = InetAddress.getLocalHost();
            String ip=addr.getHostAddress().toString();
            socket=new Socket(ip,8000);
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

public Object sendAndRead(Object o){
    try {
        output=new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
        output.writeObject(o);
        output.flush();
        input=new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
        o=(Object) input.readObject();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }finally{
          output.close();
          input.close();
    }
    return o;
}

 

｛服務器端socket類｝

 

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
 * Socket Class
 * @author oracle
 *
 */
public class Server {

    private static ServerSocket serversocket;
    private static Socket scoket;

    public static void serverStart(){
        try {
            serversocket =new ServerSocket(7566);
            System.out.println("server start...");
            while(true){
                scoket=serversocket.accept();
                ServerThread serverthread=new ServerThread(scoket);
                Thread thread=new Thread(serverthread);
                thread.start();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String []args){
        Server.serverStart();
    }

}

 

 ｛服務器端線程類｝

 

import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class ServerThread implements Runnable {

    private Socket socket;
    private ObjectInputStream in;
    private ObjectOutputStream out;
    private Objecet o;

    public ServerThread (Socket socket) {
        this.socket=socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        serverThread();
    }

    private void serverThread() {

        try {
          in=new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
          o=(Object) in.readObject();

            out=new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
            out.writeObject(o);
            out.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

聲明：最后這個是我自己寫的，為了以后理解時候用的。