JAVA網絡通信底層調用LINUX探究

本文轉載自查看原文 2019-11-30 17:21 516 JAVA，

前言：該博客花了我一個下午得心血，全部手打，路過給個贊，拒絕抄襲!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

簡單的SOCKET通信程序

先從一段簡單的JAVA程序性開始寫起，這里我們才用半雙工的形式，這里的半雙工意思是客戶端可以給服務端發送數據，發完數據就關閉，而服務端可以一直接受數據

我們使用多線程方式，這個不重要

下面是線程類

 1 public class SocketThread implements Runnable {
 2     public SocketThread(Socket socket) {
 3         this.socket = socket;
 4     }
 5 
 6     private Socket socket;
 7     @Override
 8     public void run() {
 9         InputStream inputStream = null;
10         InputStreamReader inputStreamReader = null;
11         BufferedReader bufferedReader = null;
12         try {
13             inputStream = socket.getInputStream();
14             inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
15             bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);
16             char buf[] = new char[1024];
17             int len=0;
18             while ((len=bufferedReader.read(buf))!=-1){
19                 for(int i=0;i<len;i++){
20                     System.out.print(buf[i]);
21                 }
22                 System.out.println();
23             }
24         }catch (Exception e){
25             e.printStackTrace();
26         }finally {
27             try {
28                 inputStream.close();
29                 inputStreamReader.close();
30                 bufferedReader.close();
31             } catch (IOException e) {
32                 e.printStackTrace();
33             }
34         }
35     }
36 }

說實話，這個博客園的博客丑的一B，為什么不能提交CSDN的博客呢？

服務端代碼：

 1 public class Server {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         try{
 4             ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
 5             System.out.println("服務端已啟動，等待連接");
 6             while(true){
 7                 Socket socket = serverSocket.accept();
 8                 SocketThread socketThread = new SocketThread(socket);
 9                 new Thread(socketThread).start();
10             }
11         }catch (Exception e){
12             e.printStackTrace();
13         }
14     }
15 }

客戶端代碼：

 1 public class Client {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         try {
 4             Socket socket = new Socket("localhost",8888);
 5             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
 6             Scanner scan = new Scanner(System.in);
 7             while(scan.hasNext()){
 8                 String str = scan.next();
 9                 outputStream.write(str.getBytes());
10                 outputStream.flush();
11             }
12         }catch (Exception e){
13             e.printStackTrace();
14         }
15     }
16 }

分析

想要搞明白JAVA和LINUX之間的關系，首先你得明白我們的java代碼編譯成class文件后是運行在JVM上，這個CLASS字節碼文件只有我們JVM認識，你扔給操作系統，操作系統鐵定不懂。

JVM也是一個軟件，它是由C++和C編寫的，我們姑且認為它是C編寫的，相信大家都看過JAVA源碼，太多方法都是調用了native方法，比如我們的bind()方法

其次，JAVA的很多功能都是通過調用操作系統函數來實現的，比如顯示文字

JAVA比如建立Socket是通過告訴虛擬機這個指令，然后虛擬機調用操作系統的Socket()函數來實現的

查看一下LINUX的SOCKET函數

簡單說一下，第一個參數是域類型，看到IPV4選它就完事了，第二個參數是協議，我們用SOCK_STRAM表示TCP協議，第三個取0，0會把前兩個參數對應起來，寫0就完事了

return value是返回一個文件描述符，這個很難明白，你可以把它理解為我們JAVA里面的對象，JAVA當中有句話叫一切皆對象，而在LINUX中相應的我們叫做一切皆文件

只要我們拿到這個文件描述符，就能操作相應的Socket，牛逼吧= =

好的，下面講一下驗證思路

我們寫一個JAVA方法，這個方法也調用NATVIE方法，而這個方法就不是JVM提供的C了，而是我們自己寫的一個C文件，用這個C文件的函數調用操作系統內核函數來建立Socket連接，這里的StartServer()

方法就相當於我們之前的ServerSocket socket = new ServerSocket();如果能調用成功，是不是說明JAVA就是通過調用LINUX函數實現的呢？

正篇開始

先放代碼

在我們JAVA中有socket.bind()，在C語言中怎么寫呢？也是一樣的，調用bind()函數即可，我們也來瞧瞧

第一個字段就是把我們剛剛的文件描述符傳過來，第二個就比較復雜了我的哥，在C語言中我們的參數非常復雜，傳入參數，傳出參數和傳入傳出參數

啥意思？其實很簡單，傳入參數就是傳進來修改不會影響外面，類似局部變量，。。。傳入傳出就是指針啥的嘛，我們這里就是結構體指針，但是如果加了一個const就不一樣

const 意思是我們不能修改它即只能傳入，不能傳出

這個sockaddr 結構體里面有兩個參數，一個是IP，一個是端口號PORT，就是IP+端口，最后是你結構體的長度

看正篇最開始的代碼，為什么我這里寫的是sockaddr_in呢？參數不是sockaddr嘛？你可以把這個理解為JAVA當中的類型，人家要一個INT結果你傳一個字符串

這個其實是在UNIX開發之初，我們的IP協議還沒有很穩定的時候是用sockaddr來描述的，但是隨着計算機的發展，IP協議越來越復雜，所以它開發了另一個函數叫Sockaddr_in來表示我們的IP和端口號，所以這個方法已經過時了，但是為什么沒改掉呢？這個很簡單啊，和JAVA一樣它在很多地方都有使用，你不能隨便改，就像JAVA一樣我們都是聲明接口，傳入實現類等等保障系統的可擴展性。那怎么辦？其實很簡單，我們傳一個參數進來然后把它強轉成這個類型不就好了

這個htons是啥？這個叫本地轉換成網絡字節數，短整型，說白了，你這個8080人家LINUX不認識，你需要通過轉換。比如你傳一個192.168.。。。人家LINUX不認識，它需要把它轉換成123456的整形才認識，這就是提供轉換的函數

INADDR_ANY是啥，你也可以換成localhost,這里表示當前本機任何一個可用的IP地址

這個listen是監聽你當前Socket當中在同一時刻能夠接受的連接數，它默認值是128，無所謂，他不是關鍵