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Java基於Socket實現網絡編程實例詳解

作者：Eve Cole 更新時間：2025-03-27 22:32:01

一，網絡編程中兩個主要的問題

一個是如何準確的定位網絡上一台或多台主機，另一個就是找到主機後如何可靠高效的進行數據傳輸。

在TCP/IP協議中IP層主要負責網絡主機的定位，數據傳輸的路由，由IP地址可以唯一地確定Internet上的一台主機。

而TCP層則提供面向應用的可靠（tcp）的或非可靠（UDP）的數據傳輸機制，這是網絡編程的主要對象，一般不需要關心IP層是如何處理數據的。

目前較為流行的網絡編程模型是客戶機/服務器（C/S）結構。即通信雙方一方作為服務器等待客戶提出請求並予以響應。客戶則在需要服務時向服務器提出申請。服務器一般作為守護進程始終運行，監聽網絡端口，一旦有客戶請求，就會啟動一個服務進程來響應該客戶，同時自己繼續監聽服務端口，使後來的客戶也能及時得到服務。

二，兩類傳輸協議：TCP；UDP

TCP是Tranfer Control Protocol的簡稱，是一種面向連接的保證可靠傳輸的協議。通過TCP協議傳輸，得到的是一個順序的無差錯的數據流。發送方和接收方的成對的兩個socket之間必須建立連接，以便在TCP協議的基礎上進行通信，當一個socket（通常都是server socket）等待建立連接時，另一個socket可以要求進行連接，一旦這兩個socket連接起來，它們就可以進行雙向數據傳輸，雙方都可以進行發送或接收操作。

UDP是User Datagram Protocol的簡稱，是一種無連接的協議，每個數據報都是一個獨立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在網絡上以任何可能的路徑傳往目的地，因此能否到達目的地，到達目的地的時間以及內容的正確性都是不能被保證的。

比較：

UDP：

  1. 每個數據報中都給出了完整的地址信息，因此無需要建立發送方和接收方的連接。
  2. UDP傳輸數據時是有大小限制的，每個被傳輸的數據報必須限定在64KB之內。
  3. UDP是一個不可靠的協議，發送方所發送的數據報並不一定以相同的次序到達接收方

TCP：

  1. 面向連接的協議，在socket之間進行數據傳輸之前必然要建立連接，所以在TCP中需要連接時間。
  2. TCP傳輸數據大小限制，一旦連接建立起來，雙方的socket就可以按統一的格式傳輸大的數據。
  3. TCP是一個可靠的協議，它確保接收方完全正確地獲取發送方所發送的全部數據。

應用：

  1. TCP在網絡通信上有極強的生命力，例如遠程連接（Telnet）和文件傳輸（FTP）都需要不定長度的數據被可靠地傳輸。但是可靠的傳輸是要付出代價的，對數據內容正確性的檢驗必然佔用計算機的處理時間和網絡的帶寬，因此TCP傳輸的效率不如UDP高。
  2. UDP操作簡單，而且僅需要較少的監護，因此通常用於局域網高可靠性的分散系統中client/server應用程序。例如視頻會議系統，並不要求音頻視頻數據絕對的正確，只要保證連貫性就可以了，這種情況下顯然使用UDP會更合理一些。

三，基於Socket的java網絡編程

1，什麼是Socket

網絡上的兩個程序通過一個雙向的通訊連接實現數據的交換，這個雙向鏈路的一端稱為一個Socket。 Socket通常用來實現客戶方和服務方的連接。 Socket是TCP/IP協議的一個十分流行的編程界面，一個Socket由一個IP地址和一個端口號唯一確定。

但是，Socket所支持的協議種類也不光TCP/IP一種，因此兩者之間是沒有必然聯繫的。在Java環境下，Socket編程主要是指基於TCP/IP協議的網絡編程。

2，Socket通訊的過程

Server端Listen(監聽)某個端口是否有連接請求，Client端向Server 端發出Connect(連接)請求，Server端向Client端發回Accept（接受）消息。一個連接就建立起來了。 Server端和Client 端都可以通過Send，Write等方法與對方通信。

對於一個功能齊全的Socket，都要包含以下基本結構，其工作過程包含以下四個基本的步驟：

（1） 創建Socket；

（2） 打開連接到Socket的輸入/出流；

（3） 按照一定的協議對Socket進行讀/寫操作；

（4） 關閉Socket.（在實際應用中，並未使用到顯示的close，雖然很多文章都推薦如此，不過在我的程序中，可能因為程序本身比較簡單，要求不高，所以並未造成什麼影響。）

3，創建Socket

 Socket(InetAddress address, int port);  Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);  Socket(String host, int prot);  Socket(String host, int prot, boolean stream);  Socket(SocketImpl impl)  Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)  Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort)  ServerSocket(int port);  ServerSocket(int port, int backlog);  ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)  其中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，stream指明socket是流socket還是數據報socket，localPort表示本地主機的端口號，localAddr和bindAddr是本地機器的地址（ServerSocket的主機地址），impl是socket的父類，既可以用來創建serverSocket又可以用來創建Socket。 count則表示服務端所能支持的最大連接數。例如：學習視頻網http://www.xxspw.com  Socket client = new Socket("127.0.01.", 80);  ServerSocket server = new ServerSocket(80);

注意，在選擇端口時，必須小心。每一個端口提供一種特定的服務，只有給出正確的端口，才能獲得相應的服務。 0~1023的端口號為系統所保留，例如http服務的端口號為80,telnet服務的端口號為21,ftp服務的端口號為23, 所以我們在選擇端口號時，最好選擇一個大於1023的數以防止發生衝突。

在創建socket時如果發生錯誤，將產生IOException，在程序中必須對之作出處理。所以在創建Socket或ServerSocket是必須捕獲或拋出例外。

4，簡單的Client/Server程序

1. 客戶端程序

import java.io.*;  import java.net.*;  public class TalkClient {    public static void main(String args[]) {      try{        Socket socket=new Socket("127.0.0.1",4700);        //向本機的4700端口發出客戶請求BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));        //由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream());        //由Socket對象得到輸出流，並構造PrintWriter對象BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));        //由Socket對象得到輸入流，並構造相應的BufferedReader對象String readline;        readline=sin.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字符串while(!readline.equals("bye")){        //若從標準輸入讀入的字符串為"bye"則停止循環os.println(readline);          //將從系統標準輸入讀入的字符串輸出到Server          os.flush();          //刷新輸出流，使Server馬上收到該字符串System.out.println("Client:"+readline);          //在系統標準輸出上打印讀入的字符串System.out.println("Server:"+is.readLine());          //從Server讀入一字符串，並打印到標準輸出上readline=sin.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字符串} //繼續循環os.close(); //關閉Socket輸出流is.close(); //關閉Socket輸入流socket.close(); //關閉Socket      }catch(Exception e) {        System.out.println("Error"+e); //出錯，則打印出錯信息}  }}

2. 服務器端程序

import java.io.*;  import java.net.*;  import java.applet.Applet;  public class TalkServer{    public static void main(String args[]) {      try{        ServerSocket server=null;        try{          server=new ServerSocket(4700);        //創建一個ServerSocket在端口4700監聽客戶請求}catch(Exception e) {          System.out.println("can not listen to:"+e);        //出錯，打印出錯信息}        Socket socket=null;        try{          socket=server.accept();          //使用accept()阻塞等待客戶請求，有客戶//請求到來則產生一個Socket對象，並繼續執行}catch(Exception e) {          System.out.println("Error."+e);          //出錯，打印出錯信息}        String line;        BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));         //由Socket對象得到輸入流，並構造相應的BufferedReader對象PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream());         //由Socket對象得到輸出流，並構造PrintWriter對象BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));         //由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象System.out.println("Client:"+is.readLine());        //在標準輸出上打印從客戶端讀入的字符串line=sin.readLine();        //從標準輸入讀入一字符串while(!line.equals("bye")){        //如果該字符串為"bye"，則停止循環os.println(line);          //向客戶端輸出該字符串os.flush();          //刷新輸出流，使Client馬上收到該字符串System.out.println("Server:"+line);          //在系統標準輸出上打印讀入的字符串System.out.println("Client:"+is.readLine());          //從Client讀入一字符串，並打印到標準輸出上line=sin.readLine();          //從系統標準輸入讀入一字符串}  //繼續循環os.close(); //關閉Socket輸出流is.close(); //關閉Socket輸入流socket.close(); //關閉Socket        server.close(); //關閉ServerSocket      }catch(Exception e){        System.out.println("Error:"+e);        //出錯，打印出錯信息}    }  }

5，支持多客戶的client/server程序

前面的Client/Server程序只能實現Server和一個客戶的對話。在實際應用中，往往是在服務器上運行一個永久的程序，它可以接收來自其他多個客戶端的請求，提供相應的服務。為了實現在服務器方給多個客戶提供服務的功能，需要對上面的程序進行改造，利用多線程實現多客戶機制。服務器總是在指定的端口上監聽是否有客戶請求，一旦監聽到客戶請求，服務器就會啟動一個專門的服務線程來響應該客戶的請求，而服務器本身在啟動完線程之後馬上又進入監聽狀態，等待下一個客戶的到來。

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