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Java 实现简单Socket 通信的示例

Java socket 封装了传输层的实现细节,开发人员可以基于 socket 实现应用层。本文介绍了 Java socket 简单用法。

1. 传输层协议

传输层包含了两种协议,分别是 TCP (Transmission Control Protocol,传输控制协议) 和 UDP (User Datagram Protocol,用户数据报协议)。

TCP 是一种面向连接,可靠的流协议。通信双方在[发送-接收]数据之前需要先建立 TCP 连接,然后通过互相发送二进制数据流来进行通信。所谓连接,指的是各种设备、线路,或网络中进行通信的应用程序为了相互传递消息而建立的专有、虚拟的通信线路。连接一旦建立,进行通信的应用程序只使用该虚拟的通信线路发送和接收数据。TCP 还需要处理端到端之间的流量控制。

UDP 是一种无连接的,不可靠的数据报协议。发送方不需要与接收方建立连接,通信双方通过发送一个个独立的数据报来进行通讯。

TCP 通过序列号、确认应答、数据校验等机制确保了传输的可靠性,适用于需要可靠数据传输的场景,应用层协议 HTTP,FTP 基于 TCP。UDP 没有复杂的控制机制,不纠错,不重发,不保证数据的准确性,不确保数据到达目的地;不过 UDP 传送等量数据花费更小的流量,适用于对时延要求高但对准确性要求不高的场景,如视频、音频通讯。

Java 中有 3 种套接字类,java.net.Socket 和 java.net.ServerSocket 基于 TCP,java.net.DatagramSocket 基于 UDP。

2. TCP 示例

TCP 是面向连接的,所以在进行通讯之前发送端(客户端)需要先连接到接收端(服务端)。客户端通过 new Socket("localhost", 9090) 来创建一个连接到服务端的套接字,这个套接字连接到主机 localhost 的 9090 端口。

ServerSocket 实现服务端套接字,通过 new ServerSocket(9090) 来创建一个监听端口为 9090 实例;ServerSocket.accept() 方法会阻塞等待客户端的连接,一旦有连接过来,会返回一个服务端的 Socket 实例。连接建立完成,客户端 Socket 实例和服务端 Socket 实例就可以面向输入输出流发送数据了。

2.1 示例效果

客户端程序接收控制台输入的内容,客户端控制台每输入一行,就往服务端发送,服务端接收到消息之后,将消息打印到控制台。

客户端输入 "Bye" 时,客户端断开与服务端的连接,客户端程序退出,服务端程序继续等待连接。

客户端控制台输入输出:

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$ java Server.java

Bind Port 9090

New client connected.

Received Message --> Are you OK!

服务端控制台输出:

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$ java Client.java

Are you OK!

Send Msg --> Are you OK!

Bye

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2.2 服务端程序代码

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import java.net.*;

import java.io.*;

 

class Server {

 

  public static void main(String[] args) {

   // ServerSocket 实现了 AutoCloseable 接口,所以支持 try-with-resource 语句

   // 创建一个 ServerSocket,监听 9090 端口

   try (ServerSocket serv = new ServerSocket( 9090 )){

    System.out.printf( "Bind Port %d\n" , serv.getLocalPort());

    Socket socket = null ;

    while ( true ){

     // 接收连接,如果没有连接,accept() 方法会阻塞

     socket = serv.accept();

    

     // 获取输入流,并使用 BufferedInputStream 和 InputStreamReader 装饰,方便以字符流的形式处理,方便一行行读取内容

     try (BufferedReader in = new BufferedReader( new InputStreamReader(socket.getInputStream()) )){

      String msg = null ;

      char [] cbuf = new char [ 1024 ];

      int len = 0 ;

      while ( (len = in.read(cbuf, 0 , 1024 )) != - 1 ){ // 循环读取输入流中的内容

       msg = new String(cbuf, 0 , len);

       if ( "Bye" .equals(msg)) { // 如果检测到 "Bye" ,则跳出循环,不再读取输入流中内容。

        break ;

       }

       System.out.printf( "Received Message --> %s \n" , msg);

      }

     } catch (IOException e){

      e.printStackTrace();

     }

    

    }

   

   } catch (IOException e){

    e.printStackTrace();

   }

  }

}

2.3 客户端程序代码

import java.net.*;

import java.io.*;

import java.util.*;

 

class Client{

 

  public static void main(String[] args){

  

   try (Socket socket = new Socket( "localhost" , 9090 )){

    BufferedWriter out = new BufferedWriter( new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));

    Scanner scanner = new Scanner(System.in);

    scanner.useDelimiter( "\r\n" );

    String msg = null ;

    while ( !(msg = scanner.next()).equals( "Bye" ) ){

     System.out.printf( "Send Msg --> %s \n" , msg);

     out.write(msg);

     out.flush(); // 立即发送,否则需要积累到一定大小才一次性发送

    }

   } catch (IOException e){

    e.printStackTrace();

   }

  

  }

 

}

3. UDP 示例

UDP 不需要连接,客户端与服务端通过发送数据报来完成通信。Java 中使用 java.net.DatagramSocket 来表示 UDP 客户端或服务端的套接字,使用 java.net.DatagramPacket 来表示 UDP 的数据报。客户端和服务端可以直接向对方发送数据报,不需要进行连接。

下面代码基于 UDP 实现了与上面程序同样的功能。不过消息可能会出错,某些消息可能也不能到达服务端。

3.1 服务端程序代码

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import java.net.*;

import java.io.*;

 

class Server {

 

  public static void main(String[] args){

  

   // 创建一个 DatagramPacket 实例,用来接收客户端发送过来的 UDP 数据报,这个实例可以重复利用。

   byte [] buf = new byte [ 8192 ]; // 缓存区

   int len = buf.length;  // 要利用的缓存区的大小

   DatagramPacket pac = new DatagramPacket(buf, len);

  

   // 创建服务端的套接字,需要指定绑定的端口号

   try (DatagramSocket serv = new DatagramSocket( 9191 )){

   

    while ( true ){

     serv.receive(pac); // 接收数据报。如果没有数据报发送过来,会阻塞

     System.out.println( "Message --> " + new String(pac.getData(), 0 , pac.getLength()));

    }

   

   } catch (IOException e){

    e.printStackTrace();

   }

  }

 

}

3.2 客户端程序代码

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import java.io.*;

import java.net.*;

import java.util.*;

 

class Client {

  public static void main(String[] args){

  

   // 创建一个客户端的 UDP 套接字,不需要指定任何信息

   try (DatagramSocket client = new DatagramSocket()){

   

    // 创建一个数据报实例,数据和长度在发送之前都会重新设置,所以这里直接置为 0 即可。

    // 由于是发送端,所以需要设置服务端的地址和端口

    DatagramPacket pac = new DatagramPacket( new byte [ 0 ], 0 , InetAddress.getByName( "localhost" ), 9191 );

   

    // 扫描控制台输入

    Scanner scanner = new Scanner(System.in);

    scanner.useDelimiter( "\r\n" );

    String msg = null ;

    while ( !(msg = scanner.next()).equals( "Bye" ) ){

     // 设置要发送的数据

     pac.setData(msg.getBytes());

     // 发送数据报

     client.send(pac);

     System.out.println( "Sent Message --> " + msg);

    }

   } catch (IOException e){

    e.printStackTrace();

   }

  

  }

}

需要注意的是,UDP 是面向无连接的,但 DatagramSocket 的 API 中提供了带有 connect 字样的方法,这里的 connect 并非 TCP 中连接的意思。而是指定了当前的 UDP 套接字只能够向指定的主机和端口发送数据报。

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原文链接:https://www.cnblogs.com/robothy/p/14211690.html

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