国色天香钓人的鱼342章:利用Socket进行Java网络编程

Socket是网络上运行的两个程序间双向通讯的一端，它既可以接受请求，也可以发送请求，利用它可以较为方便的编写网络上数据的传递。在Java中，有专门的Socket类来处理用户的请求和响应。利用Socket类的方法，就可以实现两台计算机之间的通讯。这里就介绍一下在Java中如何利用Socket进行网络编程。
在Java中Socket可以理解为客户端或者服务器端的一个特殊的对象，这个对象有两个关键的方法，一个是getInputStream方法，另一个是getOutputStream方法。getInputStream方法可以得到一个输入流，客户端的Socket对象上的getInputStream方法得到的输入流其实就是从服务器端发回的数据流。GetOutputStream方法得到一个输出流，客户端Socket对象上的getOutputStream方法返回的输出流就是将要发送到服务器端的数据流，（其实是一个缓冲区，暂时存储将要发送过去的数据）。
程序可以对这些数据流根据需要进行进一步的封装。本文的例子就对这些数据流进行了一定的封装（关于封装可以参考Java中流的实现部分）。
为了更好的说明问题，这里举了一个网上对话的例子，客户端启动以后，服务器会启动一个线程来与客户进行文字交流。
要完成这个工作，需要完成三个部分的工作，以下依次说明：
一、建立服务器类
Java中有一个专门用来建立Socket服务器的类，名叫ServerSocket,可以用服务器需要使用的端口号作为参数来创建服务器对象。
ServerSocket server = new ServerSocket(9998)
这条语句创建了一个服务器对象，这个服务器使用9998号端口。当一个客户端程序建立一个Socket连接，所连接的端口号为9998时，服务器对象server便响应这个连接，并且server.accept()方法会创建一个Socket对象。服务器端便可以利用这个Socket对象与客户进行通讯。
Socket incoming = server.accept()
进而得到输入流和输出流,并进行封装
BufferedReader in = new BufferedReader(new
InputStreamReader(incoming.getInputStream()));
PrintWriter out = new PrintWriter(incoming.getOutputStream(),true);
随后，就可以使用in.readLine()方法得到客户端的输入，也可以使用out.println()方法向客户端发送数据。从而可以根据程序的需要对客户端的不同请求进行回应。
在所有通讯结束以后应该关闭这两个数据流，关闭的顺序是先关闭输出流，再关闭输入流，即使用
out.close();
in.close();
二、建立客户端代码
相比服务器端，客户端要简单一些，客户端只需用服务器所在机器的ip以及服务器的端口作为参数创建一个Socket对象。得到这个对象后，就可以用"建立服务器"部分介绍的方法实现数据的输入和输出。
Socket socket = new Socket("168.160.12.42",9998);
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(),true);
以上的程序代码建立了一个Socket对象，这个对象连接到ip地址为168.160.12.42的主机上、端口为9998的服务器对象。并且建立了输入流和输出流，分别对应服务器的输出和客户端的写入。
三、建立用户界面
读者可以根据自己的喜好建立自己的用户界面，这不是本文的重点。
经过以上三个步骤，就可以建立一个比较简单的对话程序。但是，为了使这个程序更加完善，应进行以下几个改进：
一、现在服务器只能服务一个客户，也就是单线程的。可以将它改进为多线程服务器。
try
{ file://建立服务器
ServerSocket server = new ServerSocket(9998);
int i=1;
for(;;)
{
Socket incoming = server.accept();
new ServerThread(incoming,i).start();
i++;
}
}catch (IOException ex){ ex.printStackTrace(); }
循环检测是否有客户连接到服务器上，如果有，则创建一个线程来服务这个客户，这个线程的名称是ServerThread，这个类扩展了Thread类，它的编写方法与前述的服务器的写法相同。
二、为了可以随时得到对方传送过来的消息，可以在服务器以及客户端各建立一个独立的线程来察看输入流，如果输入流中有输入，则可以即时显示出来。代码如下：
new Thread()
{
public void run()
{
try
{
while(true)
{
checkInput();
sleep(1000);//每1000毫秒检测一次
}
}catch (InterruptedException ex)
{
}catch(IOException ex)
{
}
}
}.start();
其中的checkInput()方法为
private void checkInput() throws IOException
{
String line;
if((line=in.readLine())!=null) file://检测输入流中是否有新的数据
t.setPartner(line); file://将数据流中的消息显示出来
}
通过以上改进，程序就可以比较好的运行了。
附：服务器的实现代码
import java.net.*;
import java.io.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
public class talkServer
{ public static void main(String[] args)
{ try
{ file://建立服务器
ServerSocket server = new ServerSocket(9998);
int i=1;
for(;;)
{ Socket incoming = server.accept();
new ServerThread(incoming,i).start();
i++;
}
}catch (IOException ex){
ex.printStackTrace();
}
}
}
class ServerThread extends Thread implements ActionListener
{
private int threadNum;
private Socket socket;
talkServerFrm t;
BufferedReader in;
PrintWriter out;
private boolean talking=true;
public ServerThread(Socket s,int c)
{ threadNum = c;
socket = s;
}
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{ Object source = e.getSource();
try{
if(source==t.btnSend)
{ out.println(t.getTalk());
t.clearTalk();
}else
if(source==t.btnEnd)
{ out.println("谈话过程被对方终止");
out.close();
in.close();
talking = false;
}
}catch(IOException ex){
}
}
public void run()
{ try{
t=new talkServerFrm(new Integer(threadNum).toString(),this);
t.setSize(500,500);
t.show();
in = new BufferedReader(new
InputStreamReader(socket.getInputStream()));
out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(),true);
}catch(Exception e){
}
new Thread()
{ public void run()
{ try{
while(true)
{ checkInput();
sleep(1000);
}
}catch (InterruptedException ex){
}catch(IOException ex){
}
}
}.start();
while(talking)
{ }
t.dispose();
}
private void checkInput() throws IOException
{ String line;
if((line=in.readLine())!=null)
t.setPartner(line); file://这是界面类里的方法，
file://用来将line的内容输出到用户界面
}
}
Java是一种可用于进行网络编程的语言，它提供了两种功能强大的网络支持机制：URL访问网络资源的类和用Socket通讯的类，来满足不同的要求。一是URL用于访问Internet网上资源的应用；另一种是针对client/server(客户端/服务器)模式的应用以及实现某些特殊的协议的应用，它的通讯过程是基于TCP/IP协议中传输层接口socket实现的。本文想简单的介绍一下Socket编程的Java实现方法。
客户基于服务器之间使用的大部分通讯组件都是基于socket接口来实现的。Socket是两个程序之间进行双向数据传输的网络通讯端点，有一个地址和一个端口号来标识。每个服务程序在提供服务时都要在一个端口进行，而想使用该服务的客户机也必须连接该端口。Socket因为是基于传输层，所以它是比较原始的通讯协议机制。通过Socket的数据表现形式为字节流信息，因此通讯双方要想完成某项具体的应用则必须按双方约定的方式进行数据的格式化和解释，我们可以看出使用Socket编程比较麻烦，但是它具有更强的灵活性和更广泛的使用领域。
有些朋友会问，客户机/服务器工作的模式到底是什么样的呢？好，下面我想结合一张图来介绍一下它们的工作模式。

那么Java应用程序是如何实现上述过程的呢？java.net包中有两个类Socket和ServerSocket，分别用于在客户机和服务器上创建Socket通讯。
让我们先来看看客户段程序编写的流程:
1、 首先调用Socket类的构造函数，以服务器的指定的IP地址或指定的主机名和指定的端口号为参数，创建一个Socket流，在创建Socket流的过程中包含了向服务器请求建立通讯连接的过程实现。
2、 建立了客户端通讯Socket后。就可以使用Socket的方法getInputStream()和getOutputStream()来创建输入/输出流。这样，使用Socket类后，网络输入输出也转化为使用流对象的过程。
3、 使用输入输出流对象的相应方法读写字节流数据，因为流连接着通讯所用的Socket，Socket又是和服务器端建立连接的一个端点，因此数据将通过连接从服务器得到或发向服务器。这时我们就可以对字节流数据按客户端和服务器之间的协议进行处理，完成双方的通讯任务。
4、 待通讯任务完毕后，我们用流对象的close()方法来关闭用于网络通讯的输入输出流,在用Socket对象的close()方法来关闭Socket。
下面，我想通过一个简单的例子来进一步介绍一下客户端程序的编写
代码一：
import java.io.*;
import java.net.*;
public class SocketCommunicationClient
{
public static void main(String[] args)
{
try{
Socket clientSocket =new Socket ("mice",9000);//创建一个流Socket并与主机mice上的端口9000相连接
OutputStream output =clientSocket.getOutputStream();//向此Socket写入字节的一个输出流
DataInputStream input=new DataInputStream(clientSocket.getInputStream());
file://创建新的数据输入流以便从指定的输入流中读出数据
int c;
String response;
while (( c= System.in.read())!=-1)//从屏幕上接受输入的字符串，并且分解成一个个字符
{
output.write((byte)c);
if(c=='\n')//如果字符为回车，则输出字符串缓冲
{
output.flush();
response=input.readLine();
System.out.println("Communication:"+response);
}
}
output.close();
input.close();
clientSocket.close();
} catch (Exception e){
System.err.println("Exception :"+e);
}
}
}
这个程序是一个非常的简单的数据通讯的例子，程序先创建了一个Socket并和主机mice上的端口9000相连接，然后打开输入输出流，接着程序从标准输入接收字符并写入流中，每写满一行（以用户键入回车为标志），就把缓冲区中的字符串送往mice上的服务器端程序进行处理，等待服务器端的应答。input.readLine()方法调用将导致程序停滞直到收到应答信息，程序将一直重复这个过程，直到用户输入中止符。最后程序要关闭socket输入输出流，在关闭socket和服务器端的连接。
上面我们看了如何使用Java编写客户端的Socket接口程序，下面我也想简要的谈一谈服务器端的Socket接口程序的Java实现方法，其过程如下所述：
1、 首先调用ServerSocket类以某个端口号为参数，创建一个ServerSocket对象，即是服务器端的服务程序在该指定端口监听的Socket。
2、 服务器端程序使用ServerSocket对象的accept()方法，接收来自客户机程序的连接请求，此时服务器端将一直保持停滞状态，直到收到客户端发来的连接请求，此时该方法将返回一个新建的Socket类的实例，代表和客户机建立的通讯链路在服务程序内的通讯端点。如果采用Java的多线程编程方法，可以实现并发服务器，继续监听来自其他客户的连接请求。
3、 使用新建的Socket对象创建输入、输出流对象。
4、 使用流对象的方法完成和客户端的数据传输，按约定协议识别并处理来自客户端的请求数据，并把处理的结果返回给客户端。
5、 客户端工作完毕后，则服务器端程序关闭和客户端通讯的流和通讯的Socket。
6、 在服务器程序运行结束之间，应当关闭用来监听的Socket.
下面让我们来看一个服务器端的程序的Java实现：
代码二：
import java.net.*;
import java.io.*;
public class SocketCommunicationServer
{
public static void main(String[] args)
try
{
boolean flag=true;//设置标志位为真
Socket client=null;//创建Socket client以接收来自客户端的请求
String inputLine;
ServerSocket serverSocket =new ServerSocket (9000);//以端口9000创建一个服务器Socket
System.out.println("服务器在端口9000上监听");
file://也可以使用serverSocket.getLocalPort()来获得端口号
while(flag)
{
client=serverSocket.accept();
file://监听并接受与此Socket的连接，该方法会阻塞直到有一个连接产生
DataInputStream input=new DataInputStream(new BufferedInputStream(client.getInputStream()));
PrintStream output=new PrintStream(new BufferedOutputStream(client.getOutputStream());
while (( inputLine= input.readLine())!=null)
{
if(inputLine.equals("Stop"))
{
flag=false;
break;
}
output.println(inputLine);
output.flush();
}
output.close();
input.close();
client.close();
}
serverSocket.close();
}catch(IOException e){}
}
}
}
以上，我简略的谈了一下Socket编程的机制以及使用Java进行Socket编程的实现方法，希望能对大家有所帮助。