Java Tcp協議socket程式設計學習

BadRice發表於2015-02-06
JavaTCP協議程式設計

先來說說網路程式設計，網上找到的比較詳細的分析：

 

一，網路程式設計中兩個主要的問題

 

一個是如何準確的定位網路上一臺或多臺主機，另一個就是找到主機後如何可靠高效的進行資料傳輸。

 

在TCP/IP協議中IP層主要負責網路主機的定位，資料傳輸的路由，由IP地址可以唯一地確定Internet上的一臺主機。

 

而TCP層則提供面向應用的可靠（tcp）的或非可靠（UDP）的資料傳輸機制，這是網路程式設計的主要物件，一般不需要關心IP層是如何處理資料的。

 

目前較為流行的網路程式設計模型是客戶機/伺服器（C/S）結構。即通訊雙方一方作為伺服器等待客戶提出請求並予以響應。客戶則在需要服務時向伺服器提 出申請。伺服器一般作為守護程式始終執行，監聽網路埠，一旦有客戶請求，就會啟動一個服務程式來響應該客戶，同時自己繼續監聽服務埠，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，是一種面向連線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資料流。傳送方和接收方的成對的兩個socket之間必須建 立連線，以便在TCP協議的基礎上進行通訊，當一個socket（通常都是server socket）等待建立連線時，另一個socket可以要求進行連線，一旦這兩個socket連線起來，它們就可以進行雙向資料傳輸，雙方都可以進行傳送 或接收操作。

 

UDP是User Datagram Protocol的簡稱，是一種無連線的協議，每個資料包都是一個獨立的資訊，包括完整的源地址或目的地址，它在網路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，每個資料包中都給出了完整的地址資訊，因此無需要建立傳送方和接收方的連線。

 

            2，UDP傳輸資料時是有大小限制的，每個被傳輸的資料包必須限定在64KB之內。

 

           3，UDP是一個不可靠的協議，傳送方所傳送的資料包並不一定以相同的次序到達接收方

 

TCP：1，面向連線的協議，在socket之間進行資料傳輸之前必然要建立連線，所以在TCP中需要連線

 

                時間。

 

            2，TCP傳輸資料大小限制，一旦連線建立起來，雙方的socket就可以按統一的格式傳輸大的  

 

                    資料。

 

             3，TCP是一個可靠的協議，它確保接收方完全正確地獲取傳送方所傳送的全部資料。

 

應用：

 

1，TCP在網路通訊上有極強的生命力，例如遠端連線（Telnet）和檔案傳輸（FTP）都需要不定長度的資料被可靠地傳輸。但是可靠的傳輸是要付出代價的，對資料內容正確性的檢驗必然佔用計算機的處理時間和網路的頻寬，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，因此通常用於區域網高可靠性的分散系統中client/server應用程式。例如視訊會議系統，並不要求音訊視訊資料絕對的正確，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。

 

 

以下是一對一的基於TCP/IP協議的通訊程式設計實現，後續會繼續學習一個伺服器監聽多個客戶端的實現。

我學習到的主要步驟

第一步：以特定埠（如4800）新建socket物件，類似客戶端和伺服器端之間的約定的暗號.(127.0.0.1是本機的IP地址)

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


第二步：以系統輸入裝置構造BufferedReader物件，該物件用於接收系統鍵盤輸入的字元
第三步：以socket物件得到的輸出流來構造PrintWriter，用於把系統標準輸入讀入的字串輸出到Server端
第四步：以socket物件得到輸入流來構造相應的BufferedReader物件，該物件用於接收server端傳送過來的資訊

伺服器端的步驟類似於客戶端。java在包java.net中提供了兩個類Socket和ServerSocket，分別用來表示雙向連線的客戶端和服務端。在建立socket時如果發生錯誤，將產生IOException，在程式中必須對之作出處理。所以在建立Socket或ServerSocket是必須捕獲或丟擲例外。

以下是客戶端的程式碼實現：

package com.fan.socket;

import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class SocketClient {
public static void main(String[] args) throws IOException{

try{
Socket socket=new Socket("127.0.0.1",4800);
System.out.println("client start ...");
//向本機的4800埠發出客戶請求
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//由系統標準輸入裝置構造BufferedReader物件
PrintWriter write=new PrintWriter(socket.getOutputStream());
//由Socket物件得到輸出流，並構造PrintWriter物件
BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//由Socket物件得到輸入流，並構造相應的BufferedReader物件
String readline;
readline=br.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字串
while(!readline.equals("end")){
//若從標準輸入讀入的字串為 "end"則停止迴圈
write.println(readline);
//將從系統標準輸入讀入的字串輸出到Server端
write.flush();
//重新整理輸出流，使Server馬上收到該字串
System.out.println("Client:"+readline);
//在系統標準輸出上列印讀入的字串
System.out.println("Server:"+in.readLine());
//從Server讀入一字串，並列印到標準輸出上
readline=br.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字串
} //繼續迴圈
write.close(); //關閉Socket輸出流
in.close(); //關閉Socket輸入流 
socket.close(); //關閉Socket 
}catch(Exception e) {
System.out.println("can not listen to:"+e);//出錯，列印出錯資訊
}
}

}

 

 

服務端程式碼實現：

 

package com.fan.socket;

 

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

 

public class SocketService {
public static void main(String[] args) throws IOException{
SocketService socketService = new SocketService();
socketService.oneServer();
}

public void oneServer(){
try{
ServerSocket server=null;
try{
server=new ServerSocket(4800);
System.out.println("server start is ok...");
//建立一個ServerSocket在埠4800監聽客戶請求
}catch(Exception e) {
System.out.println("can not listen to:"+e);
//出錯，列印出錯資訊
}
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物件，並繼續執行
}catch(Exception e) {
System.out.println("Error."+e);
//出錯，列印出錯資訊
}
String line;
BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//由Socket物件得到輸入流，並構造相應的BufferedReader物件
PrintWriter writer=new PrintWriter(socket.getOutputStream());
//由Socket物件得到輸出流，並構造PrintWriter物件
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//由系統標準輸入裝置構造BufferedReader物件
System.out.println("Client:"+in.readLine());
//在標準輸出上列印從客戶端讀入的字串
line=br.readLine();
//從標準輸入讀入一字串
while(!line.equals("end")){
//如果該字串為 "end"，則停止迴圈
writer.println(line);
//向客戶端輸出該字串
writer.flush();
//重新整理輸出流，使Client馬上收到該字串
System.out.println("Server:"+line);
//在系統標準輸出上列印讀入的字串
System.out.println("Client:"+in.readLine());
//從Client讀入一字串，並列印到標準輸出上
line=br.readLine();
//從系統標準輸入讀入一字串
} //繼續迴圈
writer.close(); //關閉Socket輸出流
in.close(); //關閉Socket輸入流
socket.close(); //關閉Socket
server.close(); //關閉ServerSocket
}catch(Exception e) {//出錯，列印出錯資訊
System.out.println("Error."+e);
}
}
}

 

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