介紹Java Socket程式設計的文章

fightplane發表於2007-11-08
Java程式設計
 

事實上網路程式設計簡單的理解就是兩臺計算機相互通訊資料而已。對於程式設計師而言，去掌握一種程式設計介面並使用一種程式設計模型相對就會顯得簡單的多了。Java SDK提供一些相對簡單的Api來完成這些工作，Socket就是其中之一。

對於Java而言。這些Api存在與Java.net這個包裡面。因此只要匯入這個包就可以準備網路程式設計了。網路程式設計的基本模型就是客戶機到伺服器模型。簡單的說就是兩個程式之間相互通訊，然後其中一個必須提供一個固定的位置，而另一個則只需要知道這個固定的位置，並去建立兩者之間的聯絡。然後完成資料的通訊就可以了。這裡提供固定位置的通常稱為伺服器，而建立聯絡的通常叫做客戶端。基於這個簡單的模型，就可以進入網路程式設計。

Java對這個模型的支援有很多種Api。而這裡我只想介紹有關Socket的程式設計介面。對於Java而言已經簡化了Socket的程式設計介面。首先我們來討論有關提供固定位置的服務方是如何建立的。Java提供了ServerSocket來對其進行支援。事實上當你建立該類的一個實力物件並提供一個埠資源你就建立了一個固定位置可以讓其他計算機來訪問你。

ServerSocket server=new  
ServerSocket(6789);

這裡稍微要注意的是埠的分配必須是唯一的。因為埠是為了唯一標識每臺計算機唯一服務的。另外埠號是從0~65535之間的，前1024個埠已經被Tcp/Ip 作為保留埠，因此你所分配的埠只能是1024個之後的。

好了。我們有了固定位置。現在所需要的就是一根連線線了。該連線線由客戶方首先提出要求。因此Java同樣提供了一個Socket物件來對其進行支援。只要客戶方建立一個Socket的例項物件進行支援就可以了。

Socket client=new
Socket(InetAddress.getLocalHost()，5678);

 客戶機必須知道有關伺服器的IP地址。對於著一點Java也提供了一個相關的類InetAddress 該物件的例項必須通過它的靜態方法來提供。它的靜態方法主要提供了得到本機IP 和通過名字或IP直接得到InetAddress的方法。 
上面兩句就是建立緩衝並把原始的位元組流轉變為Unicode可以操作。而原始的位元組流來源於Socket的兩個方法，getInputStream()和getOutputStream()方，分別用來得到輸入和輸出。那麼現在有了基本的模型和基本的操作工具，我們可以做一個簡單的Socket例程了服務方:

import Java。io。*;
import Java。net。*;

public class MyServer 
{
 public static void main
 (String[] args) throws IOException
 {
  ServerSocket server=new 
  ServerSocket(5678);
  Socket client=server.accept();
BufferedReader 
in=new BufferedReader(new
InputStreamReader
(client.getInputStream()));
PrintWriter out=new 
PrintWriter(client.getOutputStream());
while(true)
{
 String str=in.readLine();
System。out。println(str);
 out。println("has receive...");
 out。flush();
 if(str。equals("end"))
 break;
}
client。close();
 } 
}

這個程式的主要目的在於伺服器不斷接收客戶機所寫入的資訊只到。客戶機傳送"End"字串就退出程式。並且伺服器也會做出"Receive"為迴應。告知客戶機已接收到訊息。客戶機程式碼:

import Java.net.*;
import Java.io.*;

public class Client{
 static Socket server;
 
 public static void 
 main(String[] args)
 throws Exception
 {
  server=new Socket
  (InetAddress.getLocalHost()，5678);
  BufferedReader in=new BufferedReader(new 
  InputStreamReader(server。getInputStream()));
  PrintWriter out=new
  PrintWriter(server.getOutputStream());
  BufferedReader wt=new BufferedReader(new 
  InputStreamReader(System.in));
  
  while(true)
  {
   String str=wt.readLine();
   out.println(str);
   out.flush();
   if(str.equals("end"))
   {
    break;
   }
   System.out.println(in.readLine());
  }
  server.close();
 }
}

 

 

客戶機程式碼則是接受客戶鍵盤輸入，並把該資訊輸出，然後輸出"End"用來做退出標識。這個程式只是簡單的兩臺計算機之間的通訊。如果是多個客戶同時訪問一個伺服器呢?你可以試著再執行一個客戶端，結果是會丟擲異常的。那麼多個客戶端如何實現呢?

其實，簡單的分析一下，就可以看出客戶和服務通訊的主要通道就是Socket本身。而伺服器通過accept方法就是同意和客戶建立通訊。這樣當客戶建立Socket的同時。伺服器也會使用這一根連線來先後通訊。那麼既然如此只要我們存在多條連線就可以了。那麼我們的程式可以變為如下:

伺服器:

import Java.io.*;
import Java.net.*;

public class MyServer 
{
 public static void 
 main(String[] args) 
 throws IOException
 {
  ServerSocket server=new 
  ServerSocket(5678);
while(true)
{
  Socket client=server.accept();
BufferedReader in=new BufferedReader(new 
InputStreamReader(client.getInputStream()));
PrintWriter out=new
PrintWriter(client.getOutputStream());
while(true)
{
 String str=in.readLine();
System.out.println(str);
 out.println("has receive...");
 out.flush();
 if(str.equals("end"))
 break;
}
client。close();
}
 } 
}

這裡僅僅只是加了一個外層的While迴圈。這個迴圈的目的就是當一個客戶進來就為它分配一個Socket直到這個客戶完成一次和伺服器的互動，這裡也就是接受到客戶的"End"訊息。那麼現在就實現了多客戶之間的互動了。

但是問題又來了，這樣做雖然解決了多客戶，可是是排隊執行的。也就是說當一個客戶和伺服器完成一次通訊之後下一個客戶才可以進來和伺服器互動。無法做到同時服務。那麼要如何才能同時達到既能相互之間交流又能同時交流呢?很顯然這是一個並行執行的問題了。所以執行緒是最好的解決方案。

那麼下面的問題是如何使用執行緒。首先要做的事情是建立執行緒並使得其可以和網路連線取得聯絡。然後由執行緒來執行剛才的操作。要建立執行緒要麼直接繼承Thread要麼實現Runnable介面，要建立和Socket的聯絡只要傳遞引用就可以了。

而要執行執行緒就必須重寫run方法。而run方法所做的事情。就是剛才單執行緒版本main所做的事情。因此我們的程式變成了這樣:

import Java.net.*;
import Java.io.*;

public class MultiUser extends Thread
{
 private Socket client;
 
 public MultiUser(Socket c)
 {
  this。client=c;
 }
 
 public void run()
 {
  try
  {   
   BufferedReader in=new BufferedReader(new 
   InputStreamReader(client.getInputStream()));
   PrintWriter out=new
   PrintWriter(client.getOutputStream());
    //Mutil User but can't parallel
    while(true)
    {
     String str=in.readLine();
     System。out.println(str);
     out.println("has receive...");
     out.flush();
     if(str.equals("end"))
      break;
    }
   client.close();  
   }catch(IOException ex)
   {
   }finally
   {
    
   }
 }
 
 public static void 
 main(String[] args)throws IOException
 {
  ServerSocket 
  server=new ServerSocket(5678);
  while(true)
  {
   //transfer location 
   change Single User or Multi User
   MultiUser mu=new MultiUser(server.accept());
   mu.start();
  }
 }
}

我的類直接從Thread類繼承了下來。並且通過建構函式傳遞引用和客戶Socket建立了聯絡。這樣每個執行緒就有了一個通訊管道。同樣我們可以填寫run方法。把之前的操作交給執行緒來完成。這樣多客戶並行的Socket就建立起來了。

 

好了，上面的方法基本可以建立一條連線讓兩臺計算機相互交流了。可是資料是如何傳輸的呢?事實上I/O操作總是和網路程式設計息息相關的。因為底層的網路是繼續資料的。除非遠端呼叫，處理問題的核心在執行上。

否則資料的互動還是依賴於IO操作的。所以你也必須匯入Java。io這個包。Java的IO操作也不復雜。它提供了針對於位元組流和Unicode的讀者和寫者，然後也提供了一個緩衝用於資料的讀寫。

BufferedReader in=new 
BufferedReader(new InputStreamReader
(server.getInputStream()));
  PrintWriter out=new 
  PrintWriter(server.getOutputStream());

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