【Socket和TCP网络通信编程】

2022-05-03 09:21:31

Socket

基本介绍

套接字(Socket)开发网络应用程序被广泛采纳，以至于成为事实上的标准。
通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点。
网络通信其实就是Socket之间的通信。
Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket间通过IO传输。
一般主动发起通信的应用程序属于客户端，等待通信请求的为服务端。

当我们需要通讯时（读写数据），可以使用socket的方法

socket.getOutputStream()
socket.getInputStream()

socket的理解：

TCP编程 – 可靠的
UDP编程 – 不可靠的

TCP网络通信编程

基本介绍

基于客户端 - 服务端的网络通信
底层使用的是TCP/IP协议
应用场景举例：客户端发送数据，服务端接受并显示控制台
基于Socket的TCP编程

应用案例1

编写一个服务器端，和一个客户端
服务器端在9999端口监听
客户端连接到服务器端，发送"hello,server",然后退出
服务器端接收到客户端发送的信息，输出，并退出

客户端：

连接服务端（需要IP和端口9999）
连接上后，生成Socket，通过socket.getOutputStream()
通过输出流，写入到数据通道

服务端：

在本机的9999端口监听，等待连接
当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
通过socket.getInputStream()读取客户端写入到数据通道的数据

服务端代码

public class SocketTCP01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 在本机的9999端口监听，等待连接(要求9999端口没有被占用)
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("服务器在9999端口监听，等待连接...");
        //2.当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
        //  如果有客户端连接，则会返回一个socket对象，程序继续
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器端socket = " + socket.getClass());
        //3. 通过socket.getInputStream()得到和socket对象关联的输出流对象
        InputStream socketInputStream = socket.getInputStream();
        //4. IO读取
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLen = 0;
        while ((readLen = socketInputStream.read(buf)) != -1){
            System.out.println(new String(buf, 0, readLen));
        }
        //5. 关闭流对象、socket和serverSocket
        socketInputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();


    }
}

细节：serverSocket可以通过accept() 返回多个Socket [多个服务端连接的并发]

输出：

客户端代码

public class SocketTCP01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 连接服务端（需要IP和端口9999）
        //   public Socket(InetAddress address, int port)
        //   如果连接成功，返回一个socket对象
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("客户端socket返回 = " + socket.getClass());

        //2. 通过socket.getOutputStream()得到和socket对象关联的输出流对象
        OutputStream socketOutputStream = socket.getOutputStream();
        //3. 通过是输出流，写入数据到 数据通道
        socketOutputStream.write("hello, server!".getBytes());
        //4. 关闭流对象和socket
        socketOutputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("客户端退出");
    }
}

输出：

应用案例2

编写一个服务器端，和一个客户端
服务器端在9999端口监听
客户端连接到服务器端，发送"hello,server",并接收服务器端回发的"hello,client",再退出
服务器端接收到客户端发送的信息，输出，并发送"hello,client",再退出

服务端代码

public class SocketTCP02Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //新建服务器主机端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("--------------等待来自客户端的请求-------------");
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("--------------收到来自客户端的请求-------------");

        //读取并输出来自客户端的信息
        System.out.println("收到来自客户端的信息:");
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLen;
        while ((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {
            System.out.println(new String(buf, 0, readLen));
        }
        socket.shutdownInput();//关闭输入流，表示输入结束
        //向客户端发送信息
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("Hello, client!".getBytes());
        socket.shutdownOutput();//关闭输出流，表示输出结束
        //关闭服务器端
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        System.out.println("--------------服务器端退出-------------");
    }
}

客户端代码

public class SocketTCP02Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //建立socket连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        //向服务端发送信息
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("Hello, server!".getBytes());
        socket.shutdownOutput();//关闭输出流，表示输出结束
        //读取并输出来自服务端的信息
        System.out.println("收到来自服务端的信息:");
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLen;
        while ((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {
            System.out.println(new String(buf, 0, readLen));
        }
        socket.shutdownInput();//关闭输入流，表示输入结束
        //关闭客户端
        inputStream.close();
        outputStream.close();
        socket.close();
        System.out.println("--------------客户端退出-------------");
    }
}

细节：每次的输入输出需要结束，使用 socket.shutdownOutput() 和 socket.shutdownInput()

应用案例3(使用字符流)

编写一个服务端，和一个客户端
服务端在9999端口监听
客户端连接到服务端，发送"hello,server",并接收服务端回发的"hello,client",再退出
服务端接收到客户端发送的信息，输出，并发送"hello,client",再退出

服务端代码

public class SocketTCP03Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //新建服务器主机端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("--------------等待来自客户端的请求-------------");
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("--------------收到来自客户端的请求-------------");

        //读取并输出来自客户端的信息
        System.out.println("收到来自客户端的信息:");
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);
        //向客户端发送信息
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("Hello, client!");
        bufferedWriter.newLine();//插入一个换行符，表示写入结束
        bufferedWriter.flush();//如果使用字符流，需要手动刷新

        //关闭服务器端
        bufferedReader.close();
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        System.out.println("--------------服务器端退出-------------");
    }
}

客户端代码

public class SocketTCP03Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //建立socket连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        //向服务端发送信息
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
        bufferedWriter.write("Hello, server!");
        bufferedWriter.newLine();//插入一个换行符，表示写入结束，此时要求读取时使用readLine()
        bufferedWriter.flush();//如果使用字符流，需要手动刷新
        //读取并输出来自服务端的信息
        System.out.println("收到来自服务端的信息:");
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String s = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(s);
        //关闭客户端
        bufferedReader.close();
        bufferedWriter.close();
        socket.close();
        System.out.println("--------------客户端退出-------------");
    }
}

应用案例4

编写一个服务端，和一个客户端
服务器端在9999端口监听
客户端连接到服务端，发送一张图片e:\qie.png
服务器端接收到客户端发送的图片，保存到src下，发送“收到图片”再退出
客户端接收到服务端发送的“收到图片”，再退出
该程序要求使用 StreamUtils.java

服务端代码

public class SocketTCP04Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //新建服务器主机端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        System.out.println("--------------等待来自客户端的请求-------------");
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("--------------收到来自客户端的请求-------------");

        //接受来自客户端的信息流
        System.out.println("--------------开始保存来自客户端的图片-------------");
        String fileName = "src\\testpic.png";
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(fileName));
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLen;
        while ((readLen = bis.read(buf)) != -1){
            bos.write(buf, 0, readLen);
        }
        bos.flush();
        socket.shutdownInput();
        System.out.println("--------------图片保存成功-------------");

        //向客户端发送收到图片的信息
        System.out.println("--------------向客户端发送反馈-------------");
        String msg = "收到信息";
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("收到信息".getBytes());
        outputStream.flush();
        socket.shutdownOutput();
        System.out.println("--------------成功发送反馈-------------");

        //关闭流
        outputStream.close();
        bos.close();
        bis.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
        System.out.println("--------------服务器端退出-------------");


    }
}

客户端代码

public class SocketTCP04Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //建立socket连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        System.out.println("--------------与客户端建立连接-------------");

        //客户端向服务端发送图片
        System.out.println("--------------开始发送图片-------------");
        String fileName = "D:\\Test\\testpic.png";
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(fileName));
        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLen;
        while ((readLen = bis.read(buf)) != -1){
            bos.write(buf);
        }
        bos.flush();
        socket.shutdownOutput();
        System.out.println("--------------图片发送完毕-------------");

        //接受来自客户端的反馈
        String msg = "收到信息";
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] bytes = new byte[1024];
        inputStream.read(bytes);
        socket.shutdownInput();
        String s = bytes.toString();
        if (s.equals(msg)){
            System.out.println("--------------收到服务端接受成功的信息,开始执行退出-----------");
        }

        //关闭流
        inputStream.close();
        bis.close();
        bos.close();
        socket.close();
        System.out.println("--------------客户端退出-------------");
    }
}

netstst指令

netstat -an 可以查看当前主机网络情况，包括端口监听情况和网络连接情况

本机地址就是本主机监听的端口

外部地址就是本主机连接到的客户端/端口

状态有LISTENING和ESTABLISHED

netstat -an | more可以分页显示
netstat -anb可以显示监听程序

其他

事实上，客户端也是通过一个端口与服务端连接的，这个端口由TCP/IP分配，是随机的。

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