深入理解Java Socket通信

更新時間：2017年02月10日 11:39:25 作者：鄭州的文武

本篇文章主要介紹了深入理解Java Socket，Java中的網(wǎng)絡通信是通過Socket實現(xiàn)的，Socket分為ServerSocket和Socket兩大類，有興趣的可以了解一下

簡述

Java中Socket分為普通Socket和NioSocket兩種，這里介紹Socket。

我們可以把Socket比作兩個城市間的交通工具，有了它可以在兩城之間來回穿梭，交通工具有很多種，每種交通工具也有相應的交通規(guī)則。Socket也一樣，也有多種。大多情況下使用的是TCP/IP的流套接字，它是一種穩(wěn)定的通信協(xié)議。（TCP/IP與UDP的對比）

Java中的網(wǎng)絡通信是通過Socket實現(xiàn)的，Socket分為ServerSocket和Socket兩大類，ServerSocket用于服務端，通過accept方法監(jiān)聽請求，監(jiān)聽到請求后返回Socket，Socket用于具體完成數(shù)據(jù)傳輸，客戶端直接使用Socket發(fā)起請求并傳輸數(shù)據(jù)。

ServerSocket的使用可以分為三步：

1.創(chuàng)建ServerSocket。ServerSocket的構造方法一共有5個，通常用的是ServerSocket（int port），只需要端口號（port）即可。

2.調用創(chuàng)建出來的ServerSocket的accept方法進行監(jiān)聽。accept方法時阻塞方法，也就是說調用accept方法后程序會停下來等待連接請求，在接收到請求之前程序將不會往下走。當接收到請求后accept方法會返回一個Socket。

3.使用accept方法返回的Socket與客戶端進行通信。

栗子

Client：

package IO;

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

/**
 * Created by zhengbin06 on 2017/2/2.
 */
public class Client {
  public static void main(String[] args) {
    String msg = "Client Data";
    try {
      Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9090);

      // 先寫、再讀
      PrintWriter printWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
      // 發(fā)送數(shù)據(jù)
      printWriter.println(msg);
      printWriter.flush();
      // 獲得服務端返回的數(shù)據(jù)
      BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
      String line = bufferedReader.readLine();
      System.out.println("received from server: " + line + "\ttime=" + new Date().getTime());
      // 關閉資源
      printWriter.close();
      bufferedReader.close();
      socket.close();
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

Server：

package IO;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Date;

/**
 * Created by zhengbin06 on 2017/2/2.
 */
public class Server {
  private static Socket socket = null;
  private static ServerSocket serverSocket = null;
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    BufferedReader bufferedReader = null;
    PrintWriter printWriter = null;
    try {
      // 創(chuàng)建一個ServerSocket監(jiān)聽9090端口
      serverSocket = new ServerSocket(9090);
      while (true) {
        System.out.println("開始等待請求。。。。");
        // 等待請求
        // 監(jiān)聽并接受到此套接字的連接。此方法在連接傳入之前一直阻塞。
        socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("接收到請求:" + socket.toString() + "\ttime=" + new Date().getTime());
        // 接收到請求后使用socket進行通信, 創(chuàng)建BufferedReader用于讀取數(shù)據(jù)
        bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        String line = bufferedReader.readLine();
        System.out.println("received from client: " + line + "\ttime=" + new Date().getTime());
  
        // 創(chuàng)建PrintWriter, 用于發(fā)送數(shù)據(jù)
        printWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
        printWriter.println("received data: " + line + "\ttime=" + new Date().getTime());
        printWriter.flush();
      }
    } finally {
      // 關閉所有資源
      bufferedReader.close();
      printWriter.close();
      socket.close();
      serverSocket.close();
    }
  }
}

細節(jié)

監(jiān)聽請求：

當一個新的Socket請求來到時，將為這個連接創(chuàng)建一個新的套接字數(shù)據(jù)結構，該套接字數(shù)據(jù)的信息包含的地址和端口正式請求源地址和端口。這個新創(chuàng)建的數(shù)據(jù)結構將會關聯(lián)到ServerSocket實例的一個未完成的連接數(shù)據(jù)結構列表中。注意，這時服務端的與之對應的Socket實例并沒有完成創(chuàng)建，而要等到與客戶端的3次握手完成后，這個服務端的Socket實例才會返回，并將這個Socket實例對應的數(shù)據(jù)結構從未完成列表中移動已完成列表中。

數(shù)據(jù)傳輸：

當連接已經(jīng)建立成功時，服務端和客戶端都會擁有一個Socket實例，每個Socket實例都有一個InputStream和OutputStream，并通過這兩個對象來交換數(shù)據(jù)。

要知道網(wǎng)絡I/O都是以字節(jié)流傳輸?shù)?，當?chuàng)建Socket對象時，操作系統(tǒng)將會為InputStream和OutputStream分別分配一定大小的緩存區(qū)，數(shù)據(jù)的寫入和讀取都是通過這個緩存區(qū)完成的。

寫入端將數(shù)據(jù)寫到OutputStream對應的SendQ隊列中，當隊列填滿時，數(shù)據(jù)將被轉移到另一端InputStream的RecvQ隊列中，如果這時RecvQ已經(jīng)滿了，那么OutputStream的write方法將會阻塞，直到RecvQ隊列有足夠的空間容納SendQ發(fā)送的數(shù)據(jù)。過程如下圖所示：