在 Java 中，Socket 编程用于实现网络通信。Java 提供了丰富的网络 API，使得通过 Socket 进行通信变得简单和高效。Java 的 Socket 编程常见于客户端-服务器应用中，比如聊天程序、文件传输工具等。
1. Socket 基本概念
Socket 编程的基本概念和之前提到的一样，Socket 是网络通信中的端点，由 IP 地址和端口号唯一确定。Java 的 java.net 包提供了 Socket 编程所需的类，常见的类包括：
- Socket：客户端用来连接服务器的 Socket。
- ServerSocket：服务器端监听客户端请求的 Socket。
- InetAddress：表示 IP 地址。
- SocketException：网络连接异常。
2. Socket 编程的基本流程
Socket 编程的流程通常包括以下几个步骤：
- 服务器端创建 ServerSocket 对象，监听客户端连接。
- 客户端创建 Socket 对象，连接到服务器。
- 数据传输：客户端与服务器通过 InputStream 和 OutputStream 进行数据传输。
- 关闭连接：通信结束后，客户端和服务器都需要关闭 Socket。
3. 基本代码示例
服务器端代码：
服务器端代码中，ServerSocket 用于监听客户端的连接请求，Socket 用于与客户端建立连接，进行数据的读写。
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server {
public static void main(String[] args) {
try {
// 创建一个 ServerSocket，绑定到特定端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(12345);
System.out.println("服务器启动，等待连接...");
// 等待客户端连接
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
System.out.println("客户端连接成功");
// 获取输入流读取客户端发来的数据
BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
String clientMessage = input.readLine();
System.out.println("收到客户端的消息: " + clientMessage);
// 向客户端发送响应消息
PrintWriter output = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
output.println("Hello, Client!");
// 关闭连接
input.close();
output.close();
clientSocket.close();
serverSocket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
客户端代码：
客户端代码中，Socket 用于连接服务器，InputStream 和 OutputStream 用于数据的读取和写入。
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
try {
// 创建一个 Socket 连接到服务器
Socket socket = new Socket("localhost", 12345);
// 向服务器发送消息
PrintWriter output = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
output.println("Hello, Server!");
// 获取服务器响应
BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String serverMessage = input.readLine();
System.out.println("收到服务器的消息: " + serverMessage);
// 关闭连接
input.close();
output.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
4. 常用的 Socket 类
- ServerSocket：用于服务器端监听客户端的连接请求。它提供了一个 accept() 方法，用于等待客户端连接。
- Socket：客户端使用该类连接服务器，通过 getInputStream() 和 getOutputStream() 进行数据通信。
- InetAddress：代表 IP 地址，可以通过该类获取本机或远程主机的 IP 地址。
5. 数据传输
在 Socket 编程中，数据的传输是通过流（流的概念与文件操作中的流类似）来实现的。常见的数据流类：
- InputStream/OutputStream：用于字节流的数据传输。
- BufferedReader/BufferedWriter：用于字符流的数据传输，通常比字节流更高效，适合处理文本数据。
发送和接收数据的基本操作： - 使用 getOutputStream() 获取客户端或服务器的输出流，通过 PrintWriter 将数据发送给对方。
- 使用 getInputStream() 获取客户端或服务器的输入流，通过 BufferedReader 读取接收到的数据。
6. 多线程处理多个客户端
通常，在实际应用中，服务器需要处理多个客户端的连接。为此，可以使用多线程来处理每个客户端的请求。
修改服务器端代码，支持多线程：
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server {
public static void main(String[] args) {
try {
// 创建一个 ServerSocket，绑定到特定端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(12345);
System.out.println("服务器启动，等待连接...");
// 无限循环，接受多个客户端连接
while (true) {
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
System.out.println("客户端连接成功");
// 为每个客户端创建一个线程处理
new ClientHandler(clientSocket).start();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
// 处理每个客户端的线程
class ClientHandler extends Thread {
private Socket socket;
public ClientHandler(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
try {
// 获取输入流读取客户端发来的数据
BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String clientMessage = input.readLine();
System.out.println("收到客户端的消息: " + clientMessage);
// 向客户端发送响应消息
PrintWriter output = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
output.println("Hello, Client!");
// 关闭连接
input.close();
output.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
7. 常见问题及调试
- 端口被占用：如果服务器端的端口被占用，可以使用其他端口号。
- 连接超时：如果连接无法建立，可能是服务器没有启动，或者防火墙阻止了连接。
- EOFException：可能是连接中断或客户端没有发送预期的数据。
- 异常处理：确保在网络通信过程中使用适当的异常处理机制，避免因为网络故障导致程序崩溃。
8. 进阶学习
- UDP Socket：UDP 是一种无连接的协议，不需要建立连接即可发送数据。可以学习 Java 中如何使用 DatagramSocket
和 DatagramPacket 实现 UDP 通信。 - 非阻塞式 I/O：了解 Java NIO（New Input/Output）库，使用 Selector 进行非阻塞式的 I/O
操作，适用于高并发应用。 - SSL/TLS 加密：学习如何通过 Java 中的 SSLSocket 来进行安全的加密通信，保护数据传输的安全性。
