上篇文章我们描述了传输层协议TCP、UDP,但它们毕竟只是协议,看不见摸不着,那我们怎们通过TCP、和UDP进行实际传输呢?不用着急,等看完这篇文章你一定会明白的。
1 Socket概述
Socket中文意思为 插座
的意思,专业术语称之为 套接字
,它把TCP/IP封装成了调用接口供开发者调用,也就是说开发者可以通过调用Socket相关API来实现网络通讯。在Java中也存在Socket相关API,主要分为两个,分别是基于UDP传输协议的Socket和基于TCP传输协议的Socket,本篇文章会对基于这两种传输协议的Socket进行详细描述。
2 UDP Socket
2.1 基本使用
通过上节的内容我们知道UDP是无连接的,只要提供对方的IP地址和端口号就能进行数据的传输,其中IP负责定位主机端口负责定位应用。知道了目标IP和目标端口号通过Java中的UDP Socket就能进行IO传输,我们来看一下具体的代码体现
** * 发送方UDP */ public class UDPSocketSend { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("Sender Start..."); //1.创建socket服务 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(); //2.封装数据 String str = "Did you recite words today"; byte[] bytes = str.getBytes(); //地址 InetAddress address =InetAddress.getByName("192.168.31.137"); //参数:数据、长度、地址、端口 DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,6666); //3.发送数据包 ds.send(dp); //4.关闭socket服务 ds.close(); } /** * 接收方UDP */ public class UDPSocketReceive{ public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("Receiver Start..."); //1.创建udp的socket服务,并声明端口号 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(6666); //2.创建接收数据的数据包 byte[] bytes = new byte[1024]; DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length); //3.将数据接收到数据包中,为阻塞式方法 ds.receive(dp); //4.解析数据 InetAddress address = dp.getAddress();//发送方IP int port = dp.getPort();//发送方端口 String content = new String(dp.getData(),0,dp.getLength()); System.out.println("address:"+address+"---port:"+port+"---content:"+content); //关闭服务 ds.close(); } } 复制代码
由于笔者旁边只有一台电脑,所以我就通过端口号来区分发送方和接收方。
分别启动发送方和接收方,我们来看一下打印结果 发送方:
Sender Start... 复制代码
接收方
Receiver Start... address:/192.168.31.137---port:65037---content:Did you recite words today 复制代码
成功接收到消息,并打印出发送方IP和端口,下面我来个大家撸一遍步骤 发送方:
- 首先创建udp的socket服务
- 将需要发送的数据放在数据包DatagramSocket中,DatagramSocket会根据UDP协议对数据包、IP、端口号进行封装
- 通过udp的socket服务将数据包发送
- 最后将udp服务关闭
接收方:
- 创建udp的socket服务,并且明确自己的端口号
- 创建DatagramSocket用来解析数据接收到的数据包
- 将数据接收到数据包DatagramSocket中
- 通过DatagramSocket解析数据
- 关闭服务
整个UDP发送数据的流程就是这样
注意点:
- 因为UDP是无连接的不可靠传输,所以接收方需要在发送方发送数据之前就启动,否则会接收不到数据,也就是说必须先运行UDPSocketReceive再运行UDPSocketSend。
2.2 聊天实例
把上面的例子进行一些小改动就可以实现聊天功能
public class UDPSocket1 {
public static void main(String[] args) {
try {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
receive();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
send();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//接收消息方法
private static void receive() throws IOException {
System.out.println("UDOSocket1 Receiver Start...");
//1.创建udp的socket服务,并声明端口号
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(6666);
//无限循环,一直处于接收状态
while (true) {
//2.创建接收数据的数据包
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
//3.将数据接收到数据包中
ds.receive(dp);
//4.解析数据
String content = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
System.out.println("UDPSocket1 Receive:" + content);
}
}
private static void send() throws IOException {
//1.创建socket服务
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//将键盘输入的信息转换成输入流再放入到缓冲区
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String line = null;
while ((line=br.readLine())!=null){
//2.封装数据
byte[] bytes = line.getBytes();
//地址
InetAddress address =InetAddress.getByName("192.168.31.137");
//参数:数据、长度、地址、端口
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,7777);
//3.发送数据包
ds.send(dp);
}
//4.关闭socket服务
ds.close();
}
}
public class UDPSocket2 {
public static void main(String[] args){
try {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
receive();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
send();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//接收消息方法
private static void receive() throws IOException {
System.out.println("UDOSocket2 Receiver Start...");
//1.创建udp的socket服务,并声明端口号
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(7777);
//无限循环,一直处于接收状态
while (true) {
//2.创建接收数据的数据包
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
//3.将数据接收到数据包中
ds.receive(dp);
//4.解析数据
String content = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength());
System.out.println("UDPSocket2 Receive:" + content);
}
//关闭服务
// ds.close();
}
private static void send() throws IOException {
//1.创建socket服务
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
//将键盘输入的信息转换成输入流再放入到缓冲区
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String line = null;
while ((line=br.readLine())!=null){
//2.封装数据
byte[] bytes = line.getBytes();
//地址
InetAddress address =InetAddress.getByName("192.168.31.137");
//参数:数据、长度、地址、端口
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,6666);
//3.发送数据包
ds.send(dp);
}
//4.关闭socket服务
ds.close();
}
}
复制代码
在接收方方法写一个无限循环让其处于持续接收状态,发送发通过对键盘录入加回车进行消息的发送,并且两个端点都具备发送和接收功能。需要注意的是receive()会执行一个无限循环,所以receive()和send()必须位于不同线程,否则会导致无法发送消息从而也接收不到消息。 来看打印结果: UDPSocket1
UDPSocket Receiver Start... UDPSocket Receive:hello udp1 heelo udp2 复制代码
UDPSocket2
UDPSocket2 Receiver Start... hello udp1 UDPSocket2 Receive:hello udp2 复制代码
我在UDPSocket1 的控制台中输入了:“hello udp2”、在UDPSocket2 的控制台中输入了:“hello udp1”,接收内容和发送内容完全一致,一个简单的聊天功能就实现了,希望不熟悉的朋友也可以敲一遍代码练一遍。
3 TCP Socket
3.1 基本使用
TCP基于client-server是面向连接的可靠传输,上篇文章我们也讲解了TCP安全传输机制,可谓是相当复杂,如果需要个人对TCP协议进行封装显然大多数开发者是很难实现的,所以Java也为开发者提供了基于TCP的Socket,不同于UDP,TCP Socket分为Socket和ServerSocket对应着client和server,下面我来用代码实现一个简单的TCP通讯功能: 客户端:
//客户端
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建TCP客户端Socket服务
Socket client = new Socket();
//2.与服务端进行连接
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("192.168.31.137",10000);
client.connect(address);
//3.连接成功后获取客户端Socket输出流
OutputStream outputStream = client.getOutputStream();
//4.通过输出流往服务端写入数据
outputStream.write("hello server".getBytes());
//5.关闭流
client.close();
}
}
复制代码
首先创建一个Socket和InetSocketAddress ,然后通过Socket的connect()方法进行连接,连接成功后可以获取到输出流,通过该输出流就可以向服务端传输数据。
服务端:
public class TCPServer { public static void main(String[] args) throws IOException { //1.创建服务端Socket并明确端口号 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10000); //2.获取到客户端的Socket Socket socket = serverSocket.accept(); //3.通过客户端的Socket获取到输入流 InputStream inputStream = socket.getInputStream(); //4.通过输入流获取到客户端传递的数据 BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream)); String line = null; while ((line = bufferedReader.readLine())!=null){ System.out.println(line); } //5.关闭流 socket.close(); serverSocket.close(); } } 复制代码
首先创建一个服务端Socket并明确端口号,通过accept()方法获取到链接过来的客户端Socket,从客户端Socket中获取输入流,最后由输入流读取客户端传输来的数据。 我们来看看服务端的打印结果:
hello server 复制代码
成功接收到客户端发来的数据
注意点:
一个服务端是可以同时和多个客户端进行通信的,那么它是如何区分不同客户端呢?从上面代码我们可以看到,服务端首先通过accept()获取到客户端Socket,然后通过客户端的Socket获取的流进行通讯,这也让服务端得以区分每个客户端。
3.2 文件传输实例
流程:客户端上传一个文件到服务端,服务端收到文件后进行保存,保存成功后给客户端一个响应。 客户端代码
public class TCPUploadClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建TCP客户端Socket服务
Socket client = new Socket();
//2.与服务端进行连接
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("192.168.31.137",10001);
client.connect(address);
//3.读取客户端文件
FileInputStream fis = new FileInputStream("E://girl.jpg");
//4.获取输出流
OutputStream outputStream = client.getOutputStream();
//5.将文件写入到服务端
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = 0;
while ((len = fis.read(bytes))!=-1){
outputStream.write(bytes,0,len);
}
//6.通知服务器数据写入完毕
client.shutdownOutput();
//7.读取服务端响应的数据
InputStream inputStream = client.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
String line = br.readLine();
System.out.println(line);
//8.关闭流
inputStream.close();
fis.close();
client.close();
}
}
复制代码
创建Socket并连接,读取本地文件输入流,将文件写入到服务端,写入成功后读取服务端返回的数据。
服务端代码
public class TCPUploadServer { public static void main(String[] args) throws IOException { //1.创建客户端Socket ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10001); //2.获取到客户端Socket Socket socket = serverSocket.accept(); //3.通过客户端Socket获取到输入流 InputStream is = socket.getInputStream(); //4.将流以文件的形式写入到磁盘 File dir = new File("F://tcp"); //如果文件夹不存在就创建文件夹 if(!dir.exists()){ dir.mkdirs(); } File file = new File(dir,"girl.jpg"); FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file); byte[] bytes = new byte[1024]; int len = 0; while ((len = is.read(bytes))!=-1){ fos.write(bytes,0,len); } //5.通知客户端文件保存完毕 OutputStream os = socket.getOutputStream(); os.write("success".getBytes()); //6.关闭流 fos.close(); os.close(); socket.close(); } } 复制代码
创建Socket并获取到客户端Socket和输入流,在F盘的tcp目录下创建一个文件,将从客户端读取到的数据输出到文件中,保存成功后给客户端返回”success” 效果

客户端控制台
success 复制代码
这样我们就实现了一哥客户端上传文件的功能,还是比较简单的,希望大家也能够跟着代码敲一遍。
####3.3 TCP Socket多线程应用 细心的同学可能已经发现,上面我们的实例中一个服务端只能接收一个客户端的一次请求,这显然是不符合实际的,那么如何使一个服务端同时服务多个客户端呢?接着撸代码
//客户端1 public class TCPClient1 { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("TCPClient1 Start..."); //1.创建TCP客户端Socket服务 Socket client = new Socket(); //2.与服务端进行连接 InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("192.168.31.137",10004); client.connect(address); //3.连接成功后获取客户端Socket输出流 OutputStream outputStream = client.getOutputStream(); //4.通过输出流往服务端写入数据 outputStream.write("Hello my name is Client1".getBytes()); //5.告诉服务端发送完毕 client.shutdownOutput(); //6.读取服务端返回数据 InputStream is = client.getInputStream(); byte[] bytes = new byte[1024]; int len = is.read(bytes); System.out.println(new String(bytes,0,len)); //7.关闭流 client.close(); } } //客户端2 public class TCPClient2 { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("TCPClient2 Start..."); //1.创建TCP客户端Socket服务 Socket client = new Socket(); //2.与服务端进行连接 InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("192.168.31.137",10004); client.connect(address); //3.连接成功后获取客户端Socket输出流 OutputStream outputStream = client.getOutputStream(); //4.通过输出流往服务端写入数据 outputStream.write("Hello my name is Client2".getBytes()); //5.告诉服务端发送完毕 client.shutdownOutput(); //6.读取服务端返回数据 InputStream is = client.getInputStream(); byte[] bytes = new byte[1024]; int len = is.read(bytes); System.out.println(new String(bytes,0,len)); //7.关闭流 client.close(); } } //服务端 public class TCPServer { public static void main(String[] args) throws IOException { receive(); } private static void receive() throws IOException { System.out.println("Server Start..."); //创建服务端Socket并明确端口号 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10004); while (true){ //获取到客户端的Socket Socket socket = serverSocket.accept(); //通过客户端的Socket获取到输入流 InputStream is = socket.getInputStream(); //通过输入流获取到客户端传递的数据 byte[] bytes = new byte[1024]; int len = is.read(bytes); System.out.println(new String(bytes,0,len)); //将客户端发来的数据原封不动返回 OutputStream os = socket.getOutputStream(); os.write(new String(bytes,0,len).getBytes()); //关闭连接 socket.close(); } } } 复制代码
客户端1控制台
TCPClient1 Start... Hello my name is Client1 复制代码
客户端2控制台
TCPClient2 Start... Hello my name is Client2 复制代码
这样就可以实现一个服务端服务多个客户端
细心的同学可能又发现了,上面的写法是存在问题的,由于服务端始终都在主线程中处理请求,所以客户端的请求需要被服务端排队处理,举个例子:Client1对服务端进行了一次请求,服务端在响应Client1之前是不会接受其他请求的,显然这是不符合逻辑的,真正的服务器是要具备并发处理的。而多线程恰好能解决这个问题,我们来看修改之后的服务端代码
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
receive();
}
private static void receive() throws IOException {
System.out.println("Server Start...");
//创建服务端Socket并明确端口号
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10004);
while (true){
//获取到客户端的Socket
final Socket socket = serverSocket.accept();
//通过线程执行客户端请求
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
//通过客户端的Socket获取到输入流
InputStream is = socket.getInputStream();
//通过输入流获取到客户端传递的数据
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = is.read(bytes);
System.out.println(new String(bytes,0,len));
//将客户端发来的数据原封不动返回
OutputStream os = socket.getOutputStream();
os.write(new String(bytes,0,len).getBytes());
//关闭连接
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}
}
复制代码
运行效果适合加线程之前是一样的,但这种方式效率更高。
总结
本篇文章叙述了基于UDP和TCP的Socket,UDP是无连接的,所以UDP Socket在发送数据的时候只需要目标IP和端口即可发送。TCP是面向连接的并且是基于client-server模式,在传输数据前需要进行连接,可以通过多线程技术实现并发处理客户端请求。本篇文章内容还是比较简单的,希望大家能把文章中代码自己敲一遍,掌握Socket的同时也能让你自己UDP和TCP的理解更加深刻。
原文
https://juejin.im/post/5ef9ea946fb9a07e85728734
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