三步學會Java Socket程式設計

shwenwen發表於2010-05-05
所謂socket通常也稱作"套接字",用於描述IP地址和埠,是一個通訊鏈的控制程式碼。應用程式通常透過"套接字"向網路發出請求或者應答網路請求。本文將Java Socket程式設計分為三個學習步驟,逐一為您講解。[@more@]

第一步 充分理解Socket

1.什麼是socket

所謂socket通常也稱作"套接字",用於描述IP地址和埠,是一個通訊鏈的控制程式碼。應用程式通常透過"套接字"向網路發出請求或者應答網路請求。

以J2SDK-1.3為例,Socket和ServerSocket類庫位於java.net包中。ServerSocket用於伺服器端,Socket是建立網路連線時使用的。在連線成功時,應用程式兩端都會產生一個Socket例項,操作這個例項,完成所需的會話。對於一個網路連線來說,套接字是平等的,並沒有差別,不因為在伺服器端或在客戶端而產生不同級別。不管是Socket還是ServerSocket它們的工作都是透過SocketImpl類及其子類完成的。

重要的Socket API:

java.net.Socket繼承於java.lang.Object,有八個構造器,其方法並不多,下面介紹使用最頻繁的三個方法,其它方法大家可以見JDK-1.3文件。

.Accept方法用於產生"阻塞",直到接受到一個連線,並且返回一個客戶端的Socket物件例項。"阻塞"是一個術語,它使程式執行暫時"停留"在這個地方,直到一個會話產生,然後程式繼續;通常"阻塞"是由迴圈產生的。

.getInputStream方法獲得網路連線輸入,同時返回一個IutputStream物件例項,。

.getOutputStream方法連線的另一端將得到輸入,同時返回一個OutputStream物件例項。

注意:其中getInputStream和getOutputStream方法均會產生一個IOException,它必須被捕獲,因為它們返回的流物件,通常都會被另一個流物件使用。

2.如何開發一個Server-Client模型的程式

開發原理:

伺服器,使用ServerSocket監聽指定的埠,埠可以隨意指定(由於1024以下的埠通常屬於保留埠,在一些作業系統中不可以隨意使用,所以建議使用大於1024的埠),等待客戶連線請求,客戶連線後,會話產生;在完成會話後,關閉連線。

客戶端,使用Socket對網路上某一個伺服器的某一個埠發出連線請求,一旦連線成功,開啟會話;會話完成後,關閉Socket。客戶端不需要指定開啟的埠,通常臨時的、動態的分配一個1024以上的埠。

{建立伺服器}

import java.net.*;
import java.io.*;
public class Server
{
private ServerSocket ss;
private Socket socket;
private BufferedReader in;
private PrintWriter out;
public Server()
{
try
{
ss = new ServerSocket(10000);
while (true)
{
socket = ss.accept();
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(),true);
String line = in.readLine();
out.println("you input is :" + line);
out.close();
in.close();
socket.close();
}
ss.close();
}
catch (IOException e)
{}
}
public static void main(String[] args)
{
new Server();
}
}

這個程式建立了一個伺服器,它一直監聽10000埠,等待使用者連線。在建立連線後給客戶端返回一段資訊,然後結束會話。這個程式一次只能接受一個客戶連線。

{建立客戶端}

import java.io.*;
import java.net.*;
public class Client
{
Socket socket;
BufferedReader in;
PrintWriter out;
public Client()
{
try
{
socket = new Socket("xxx.xxx.xxx.xxx", 10000);
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(),true);
BufferedReader line = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
out.println(line.readLine());
line.close();
out.close();
in.close();
socket.close();
}
catch (IOException e)
{}
}
public static void main(String[] args)
{
new Client();
}
}

這個客戶端連線到地址為xxx.xxx.xxx.xxx的伺服器,埠為10000,並從鍵盤輸入一行資訊,傳送到伺服器,然後接受伺服器的返回資訊,最後結束會話。

第二步 多個客戶同時連線

在實際的網路環境裡,同一時間只對一個使用者服務是不可行的。一個優秀的網路服務程式除了能處理使用者的輸入資訊,還必須能夠同時響應多個客戶端的連線請求。在java中,實現以上功能特點是非常容易的。

設計原理:

主程式監聽一埠,等待客戶接入;同時構造一個執行緒類,準備接管會話。當一個Socket會話產生後,將這個會話交給執行緒處理,然後主程式繼續監聽。運用Thread類或Runnable介面來實現是不錯的辦法。

{實現訊息共享}

import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server extends ServerSocket
{
private static final int SERVER_PORT = 10000;
public Server() throws IOException
{
super(SERVER_PORT);
try
{
while (true)
{
Socket socket = accept();
new CreateServerThread(socket);
}
}
catch (IOException e)
{}
finally
{
close();
}
}
//--- CreateServerThread
class CreateServerThread extends Thread
{
private Socket client;
private BufferedReader in;
private PrintWriter out;
public CreateServerThread(Socket s) throws IOException
{
client = s;
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream(), "GB2312"));
out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);
out.println("--- Welcome ---");
start();
}
public void run()
{
try
{
String line = in.readLine();
while (!line.equals("bye"))
{
String msg = createMessage(line);
out.println(msg);
line = in.readLine();
}
out.println("--- See you, bye! ---");
client.close();
}
catch (IOException e)
{}
}
private String createMessage(String line)
{
xxxxxxxxx;
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException
{
new Server();
}
}

這個程式監聽10000埠,並將接入交給CreateServerThread執行緒執行。CreateServerThread執行緒接受輸入,並將輸入回應客戶,直到客戶輸入"bye",執行緒結束。我們可以在createMessage方法中,對輸入進行處理,併產生結果,然後把結果返回給客戶。

第三步 實現資訊共享:在Socket上的實時交流

網路的偉大之一也是資訊共享,Server可以主動向所有Client廣播訊息,同時Client也可以向其它Client釋出訊息。下面看看如何開發一個可以實時傳遞訊息的程式。

設計原理:

伺服器端接受客戶端的連線請求,同時啟動一個執行緒處理這個連線,執行緒不停的讀取客戶端輸入,然後把輸入加入佇列中,等候處理。線上程啟動的同時將執行緒加入佇列中,以便在需要的時候定位和取出。

{原始碼}

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
import java.lang.*;
public class Server extends ServerSocket
{
private static ArrayList User_List = new ArrayList();
private static ArrayList Threader = new ArrayList();
private static LinkedList Message_Array = new LinkedList();
private static int Thread_Counter = 0;
private static boolean isClear = true;
protected static final int SERVER_PORT = 10000;
protected FileOutputStream LOG_FILE = new FileOutputStream("d:/connect.log", true);
public Server() throws FileNotFoundException, IOException
{
super(SERVER_PORT);
new Broadcast();
//append connection log
Calendar now = Calendar.getInstance();
String str = "[" + now.getTime().toString() + "] Accepted a connection1512";
byte[] tmp = str.getBytes();
LOG_FILE.write(tmp);
try
{
while (true)
{
Socket socket = accept();
new CreateServerThread(socket);
}
}
finally
{
close();
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException
{
new Server();
}
//--- Broadcast
class Broadcast extends Thread
{
public Broadcast()
{
start();
}
public void run()
{
while (true)
{
if (!isClear)
{
String tmp = (String)Message_Array.getFirst();
for (int i = 0; i < Threader.size(); i++)
{
CreateServerThread client = (CreateServerThread)Threader.get(i);
client.sendMessage(tmp);
}
Message_Array.removeFirst();
isClear = Message_Array.size() > 0 ? false : true;
}
}
}
}
//--- CreateServerThread
class CreateServerThread extends Thread
{
private Socket client;
private BufferedReader in;
private PrintWriter out;
private String Username;
public CreateServerThread(Socket s) throws IOException
{
client = s;
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);
out.println("--- Welcome to this chatroom ---");
out.println("Input your nickname:");
start();
}
public void sendMessage(String msg)
{
out.println(msg);
}
public void run()
{
try
{
int flag = 0;
Thread_Counter++;
String line = in.readLine();
while (!line.equals("bye"))
{
if (line.equals("l"))
{
out.println(listOnlineUsers());
line = in.readLine();
continue;
}
if (flag++ == 0)
{
Username = line;
User_List.add(Username);
out.println(listOnlineUsers());
Threader.add(this);
pushMessage("[< " + Username + " come on in >]");
}
else
{
pushMessage("" + line);
}
line = in.readLine();
}
out.println("--- See you, bye! ---");
client.close();
}
catch (IOException e)
{}
finally
{
try
{
client.close();
}
catch (IOException e)
{}
Thread_Counter--;
Threader.remove(this);
User_List.remove(Username);
pushMessage("[< " + Username + " left>]");
}
}
private String listOnlineUsers()
{
String s ="-+- Online list -+-1512";
for (int i = 0; i < User_List.size(); i++)
{
s += "[" + User_List.get(i) + "]1512";
}
s += "-+---------------------+-";
return s;
}
private void pushMessage(String msg)
{
Message_Array.addLast(msg);
isClear = false;
}
}
}

這就是程式執行後,多使用者登陸並且輸入資訊後的螢幕。實現了資訊的實時廣播。使用者輸入"l"就可以列出線上人員表。

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