Android學習筆記49：Socket編程實現簡易聊天室

　　在之前的博文中，我們學習了在Android開發中，如何使用標准Java接口HttpURLConnection和Apache接口HttpClient進行HTTP通信。

　　本篇博文將主要對Socket進行介紹，並通過Socket編程實現一個簡易聊天室的案例。

 

1.Socket基礎知識

　　Socket（套接字）用於描述IP地址和端口，是通信鏈的句柄，應用程序可以通過Socket向網絡發出請求或者應答網絡請求。

　　Socket是支持TCP/IP協議的網絡通信的基本操作單元，是對網絡通信過程中端點的抽象表示，包含了進行網絡通信所必需的5種信息：連接所使用的協議、本地主機的IP地址、本地進程的協議端口、遠地主機的IP地址以及遠地進程的協議端口。

1.1 Socket的傳輸模式

　　Socket有兩種主要的操作方式：面向連接的和無連接的。

　　面向連接的Socket操作就像一部電話，Socket必須在發送數據之前與目的地的Socket取得連接，一旦連接建立了，Socket就可以使用一個流接口進行打開、讀寫以及關閉操作。並且，所有發送的數據在另一端都會以相同的順序被接收。

　　無連接的Socket操作就像一個郵件投遞，每一個數據報都是一個獨立的單元，它包含了這次投遞的所有信息（目的地址和要發送的內容）。在這個模式下的Socket不需要連接目的地Socket，它只是簡單的投出數據報。

　　由此可見，無連接的操作是快速高效的，但是數據安全性不佳；面向連接的操作效率較低，但數據的安全性較好。

　　本文主要介紹的是面向連接的Socket操作。

1.2 Socket的構造方法

　　Java在包java.net中提供了兩個類Socket和ServerSocket，分別用來表示雙向連接的Socket客戶端和服務器端。

　　Socket的構造方法如下：

　　（1）Socket(InetAddress address, int port);

　　（2）Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);

　　（3）Socket(String host, int port);

　　（4）Socket(String host, int port, boolean stream);

　　（5）Socket(SocketImpl impl);

　　（6）Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort);

　　（7）Socket(InetAddress address, int port, InetAddrss localAddr, int localPort);

　　ServerSocket的構造方法如下：

　　（1）ServerSocket(int port);

　　（2）ServerSocket(int port, int backlog);

　　（3）ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr);

　　其中，參數address、host和port分別是雙向連接中另一方的IP地址、主機名和端口號；參數stream表示Socket是流Socket還是數據報Socket；參數localAddr和localPort表示本地主機的IP地址和端口號；SocketImpl是Socket的父類，既可以用來創建ServerSocket，也可以用來創建Socket。

　　如下的代碼在服務器端創建了一個ServerSocket：

　　try {
　　ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(50000);    //創建一個ServerSocket，用於監聽客戶端Socket的連接請求
　　    while(true) {
　　        Socket socket = serverSocket.accept();    　　　　//每當接收到客戶端的Socket請求，服務器端也相應的創建一個Socket
　　　　　　//todo開始進行Socket通信
　　    }
　　}catch (IOException e) {
　　    e.printStackTrace();
　　}

　　其中，50000是我們自己選擇的用來進行Socket通信的端口號，在創建Socket時，如果該端口號已經被別的服務占用，將會拋出異常。

　　通過以上的代碼，我們創建了一個ServerSocket在端口50000監聽客戶端的請求。accept()是一個阻塞函數，就是說該方法被調用后就會一直等待客戶端的請求，直到有一個客戶端啟動並請求連接到相同的端口，然后accept()返回一個對應於該客戶端的Socket。

　　那么，如何在客戶端創建並啟動一個Socket呢？

　　try {
　　    socket = new Socket("192.168.1.101", 50000);    //192.168.1.101是服務器的IP地址，50000是端口號
　　　　//todo開始進行Socket通信
　　} catch (IOException e) {
　　    e.printStackTrace();
}

 　　至此，客戶端和服務器端都建立了用於通信的Socket，接下來就可以由各自的Socket分別打開各自的輸入流和輸出流進行通信了。

1.3輸入流和輸出流

　　Socket提供了方法getInputStream()和getOutPutStream()來獲得對應的輸入流和輸出流，以便對Socket進行讀寫操作，這兩個方法的返回值分別是InputStream和OutPutStream對象。

　　為了便於讀寫數據，我們可以在返回的輸入輸出流對象上建立過濾流，如PrintStream、InputStreamReader和OutputStreamWriter等。

1.4關閉Socket

　　可以通過調用Socket的close()方法來關閉Socket。在關閉Socket之前，應該先關閉與Socket有關的所有輸入輸出流，然后再關閉Socket。

 

2.簡易聊天室

　　下面就來說說如何通過Socket編程實現一個簡易聊天室。客戶端完成后的運行效果如圖1所示。

　　圖1 運行效果

　　在該客戶端的界面中，使用了一個TextView控件來顯示聊天記錄。為了方便查看，將兩個用戶也放到了一個界面中，實際上應該啟動兩個模擬器，分別作為兩個用戶的客戶端，此處是為了方便操作才這么做的。

2.1服務器端ServerSocket的實現

　　在該實例中，我們在MyEclipse中新建了一個Java工程作為服務器端。在該Java工程中，我們應該完成以下的操作。

　　（1）指定端口實例化一個ServerSocket，並調用ServerSocket的accept()方法在等待客戶端連接期間造成阻塞。

　　（2）每當接收到客戶端的Socket請求時，服務器端也相應的創建一個Socket，並將該Socket存入ArrayList中。與此同時，啟動一個ServerThread線程來為該客戶端Socket服務。

　　以上兩步操作，可以通過以下的代碼來實現：

　　/*
　　 * Class    :   MyServer類，用於監聽客戶端Socket連接請求
　　 * Author   :   博客園-依舊淡然
　　 */
　　public class MyServer {
　　    
　　    //定義ServerSocket的端口號
　　    private static final int SOCKET_PORT = 50000;
　　    //使用ArrayList存儲所有的Socket
　　    public static ArrayList<Socket> socketList = new ArrayList<Socket>();
　　
　　    public void initMyServer() {
　　        try {
　　　　　　　　//創建一個ServerSocket，用於監聽客戶端Socket的連接請求
　　            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(SOCKET_PORT);
　　            while(true) {
　　                //每當接收到客戶端的Socket請求，服務器端也相應的創建一個Socket
　　                Socket socket = serverSocket.accept();
　　                socketList.add(socket);
　　                //每連接一個客戶端，啟動一個ServerThread線程為該客戶端服務
　　                new Thread(new ServerThread(socket)).start();
　　            }
　　        }catch (IOException e) {
　　            e.printStackTrace();
　　        }
　　    }
　　    
　　    public static void main(String[] args) {
　　        MyServer myServer = new MyServer();
　　        myServer.initMyServer();
　　    }
　　}

 　　（3）在啟動的ServerThread線程中，我們需要將讀到的客戶端內容（也就是某一個客戶端Socket發送給服務器端的數據），發送給其他的所有客戶端Socket，實現信息的廣播。ServerThread類的具體實現如下：

　　public class ServerThread implements Runnable {
　　
　　    //定義當前線程所處理的Socket
　　    private Socket socket = null;
　　    //該線程所處理的Socket對應的輸入流
　　    private BufferedReader bufferedReader = null;
　　    
　　    /*
　　     * Function  :    ServerThread的構造方法
　　     * Author    :    博客園-依舊淡然
　　     */
　　    public ServerThread(Socket socket) throws IOException {
　　        this.socket = socket;
　　        //獲取該socket對應的輸入流
　　        bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
　　    }
　　    
　　    /*
　　     * Function  :    實現run()方法，將讀到的客戶端內容進行廣播
　　     * Author    :    博客園-依舊淡然
　　     */
　　    public void run() {
　　        try {
　　            String content = null;
　　            //采用循環不斷地從Socket中讀取客戶端發送過來的數據
　　            while((content = bufferedReader.readLine()) != null) {
　　                //將讀到的內容向每個Socket發送一次
　　                for(Socket socket : MyServer.socketList) {
　　                    //獲取該socket對應的輸出流
　　                    PrintStream printStream = new PrintStream(socket.getOutputStream());
　　                    //向該輸出流中寫入要廣播的內容
　　                    printStream.println(packMessage(content));
　　                    
　　                }
　　            }
　　        } catch(IOException e) {
　　            e.printStackTrace();
　　        }
　　    }
　　    
　　    /*
　　     * Function  :    對要廣播的數據進行包裝
　　     * Author    :    博客園-依舊淡然
　　     */
　　    private String packMessage(String content) {
　　        String result = null;
　　        SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");    //設置日期格式
　　        if(content.startsWith("USER_ONE")) {
　　            String message = content.substring(8);        //獲取用戶發送的真實的信息
　　            result = "\n" + "往事如風  " + df.format(new Date()) + "\n" + message;
　　        }
　　        if(content.startsWith("USER_TWO")) {
　　            String message = content.substring(8);        //獲取用戶發送的真實的信息
　　            result = "\n" + "依舊淡然  " + df.format(new Date()) + "\n" + message;
　　        }
　　        return result;
　　    }
　　
　　}

 　　其中，在packMessage()方法中，我們對要廣播的數據進行了包裝。因為要分辨出服務器接收到的消息是來自哪一個客戶端Socket的，我們對客戶端Socket發送的消息也進行了包裝，方法是在消息的頭部加上"USER_ONE"來代表用戶"往事如風"，在消息的頭部加上"USER_TWO"來代表用戶"依舊淡然"。 

　　至此，服務器端的ServerSocket便算是創建好了。

2.2客戶端Socket的實現

　　接下來，我們便可以在Android工程中，分別為用戶"往事如風"和"依舊淡然"創建一個客戶端Socket，並啟動一個客戶端線程ClientThread來監聽服務器發來的數據。

　　這一過程的具體實現如下：

    /*
     * Function   :   初始化Socket
     * Author     :   博客園-依舊淡然
     */
    private void initSocket() {
        try {
            socketUser1 = new Socket(URL_PATH, SOCKET_PORT);            //用戶1的客戶端Socket
            socketUser2 = new Socket(URL_PATH, SOCKET_PORT);            //用戶2的客戶端Socket
            clientThread = new ClientThread();        //客戶端啟動ClientThread線程，讀取來自服務器的數據
            clientThread.start();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }        
    }

 　　ClientThread的具體實現和服務器端的ServerThread線程相似，唯一的區別是，在ClientThread線程中接收到服務器端發來的數據后，我們不可以直接在ClientThread線程中進行刷新UI的操作，而是應該將數據封裝到Message中，再調用MyHandler對象的sendMessage()方法將Message發送出去。這一過程的具體實現如下：

    /*
     * Function   :   run()方法，用於讀取來自服務器的數據
     * Author     :   博客園-依舊淡然
     */
　　public void run() {
　　try {
　　        String content = null;
　　        while((content = bufferedReader .readLine()) != null) {
　　            Bundle bundle = new Bundle();
　　            bundle.putString(KEY_CONTENT, content);
　　            Message msg = new Message();
　　            msg.setData(bundle);            //將數據封裝到Message對象中
　　            myHandler.sendMessage(msg);
　　        }
　　    } catch (Exception e) {
　　        e.printStackTrace();
　　    }
　　}

 　　最后，我們在UI主線程中創建一個內部類MyHandler，讓它繼承Handler類，並實現handleMessage()方法，用來接收Message消息並處理（刷新UI）。MyContent是一個用來保存聊天記錄的類，提供了get和set接口，其中，set接口設置的本條聊天記錄，而get接口獲得的是全部的聊天記錄。具體的實現如下：

    /*
     * Class      :   內部類MyHandler，用於接收消息並處理
     * Author     :   博客園-依舊淡然
     */
    private class MyHandler extends Handler {
        public void handleMessage(Message msg) {
            Bundle bundle = msg.getData();            //獲取Message中發送過來的數據
            String content = bundle.getString(KEY_CONTENT);
            MyContent.setContent(content);            //保存聊天記錄
            mTextView.setText(MyContent.getContent());
        }
    }

 　　至此，客戶端的Socket也編寫完成了。