JavaSocket编程.docx

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JavaSocket编程

　JavaSocket编程

1.Socket传输模式

　　Sockets有两种主要的操作方式:

面向连接的和无连接的。

面向连接的sockets操作就像一部电话，他们必须建立一个连接和一人呼叫。

所有的事情在到达时的顺序与它们出发时的顺序时一样。

无连接的sockets操作就像是一个邮件投递，没有什么保证,多个邮件可能在到达时的顺序与出发时的顺序不一样。

　　到底用哪种模式是邮应用程序的需要决定的。

如果可靠性更重要的话,用面向连接的操作会好一些.比如文件服务器需要他们的数据的正确性和有序性.如果一些数据丢失了,系统的有效性将会失去。

一些服务器，比如间歇性地发送一些数据块.如果数据丢了的话,服务器并不想要再重新发过一次，因为当数据到达的时候,它可能已经过时了.确保数据的有序性和正确性需要额外的操作的内存消耗,额外的费用将会降低系统的回应速率.

　　无连接的操作使用数据报协议.一个数据报是一个独立的单元,它包含了所有的这次投递的信息.把它想象成一个信封吧,它有目的地址和要发送的内容.这个模式下的socket不需要连接一个目的的socket,它只是简单地投出数据报.无连接的操作是快速的和高效的,但是数据安全性不佳.

　　面向连接的操作使用TCP协议.一个这个模式下的socket必须在发送数据之前与目的地的socket取得一个连接.一旦连接建立了,sockets就可以使用一个流接口:

打开-读-写-关闭.所有的发送的信息都会在另一端以同样的顺序被接收.面向连接的操作比无连接的操作效率更低,但是数据的安全性更高.

　　SUN一直是网络建设的支持者,所以在Java中支持sockets就不足为奇了.实际上,Java降低了建立一个sockets程序的难度.每一个传输模式都被封装到了不同的类中.面向连接的类将会首先被我们讨论.

　　到底用哪种模式是邮应用程序的需要决定的.如果可靠性更重要的话,用面向连接的操作会好一些.比如文件服务器需要他们的数据的正确性和有序性.如果一些数据丢失了,系统的有效性将会失去.一些服务器,比如间歇性地发送一些数据块.如果数据丢了的话,服务器并不想要再重新发过一次.因为当数据到达的时候,它可能已经过时了.确保数据的有序性和正确性需要额外的操作的内存消耗,额外的费用将会降低系统的回应速率.

2.Java面向连接的类

　　在Java中面向连接的类有两种形式,它们分别是客户端和服务器端.客户端这一部分是最简单的,所以我们先讨论它.

　　列表9.1列出了一个简单的客户端的程序.它向一个服务器发出一个请求,取回一个HTML文档,并把它显示在控制台上.

　　9.1一个简单的socket客户端

importjava.io.*;

import.*;

/**

*一个简单的从服务器取回一个HTML页面的程序

*注意:

merlin是本地机器的名字

*/

publicclassSimpleWebClient{

publicstaticvoidmain（Stringargs[]）

{

try

{

//打开一个客户端socket连接

SocketclientSocket1=newSocket（"merlin",80）;

System.out.println（"Client1:

"+clientSocket1）;

//取得一个网页

getPage（clientSocket1）;

}

catch（UnknownHostExceptionuhe）

{

System.out.println（"UnknownHostException:

"+uhe）;

}

catch（IOExceptionioe）

{

System.err.println（"IOException:

"+ioe）;

}

}

/**

*通过建立的连接请求一个页面,显示回应然后关闭socket

*/

publicstaticvoidgetPage（SocketclientSocket）

{

try

{

//需要输入和输出流

DataOutputStreamoutbound=newDataOutputStream（

clientSocket.getOutputStream（））;

DataInputStreaminbound=newDataInputStream（

clientSocket.getInputStream（））;

//向服务器发出HTTP请求

outbound.writeBytes（"GET/HTTP/1.0"）;

//读出回应

StringresponseLine;

while（（responseLine=inbound.readLine（））!

=null）

{

//把每一行显示出来

System.out.println（responseLine）;

if（responseLine.indexOf（""）!

=-1）

break;

}

//清除

outbound.close（）;

inbound.close（）;

clientSocket.close（）;

}

catch（IOExceptionioe）

{

System.out.println（"IOException:

"+ioe）;

}

}

}

回忆一个,一个客户端向一个正在监听的服务器socket发出一个连接.客户端的sockets是用Socket类建立的.下面的程序建立了一个客户端的socket并且连接到了一个主机:

SocketclientSocket=newSocket（"merlin",80）;

第一个参数是你想要连接的主机的名称,第二个参数是端口号.一个主机名称指定了目的的名称.端口号指定了由哪个应用程序来接收.在我们的情况下,必须指定80,因为它是默认的HTTP协议的端口.另外的知名的端口列在表9.1中,看:

　　知名的端口:

echo7

daytime13

daytime13

ftp21

telnet23

smtp25

finger79

http80

pop3110

　　因为Socket类是面向连接的,它提供了一个可供读写的流接口.java.io包中的类可以用来访问一个已连接的socket:

DataOutputStreamoutbound=newDataOutputStream（

clientSocket.getOutputStream（））;

DataInputStreaminbound=newDataInputStream（clientSocket.getInputStream（）

）;

　　一旦流建立了,一般的流操作就可以做了:

outbound.writeBytes（"GET/HTTP/1.0）;

StringresponseLine;

while（（responseLine=inbound.readLine（））!

=null）

{

System.out.println（responseLine）;

}

　　以上的小程序请求了一个WEB页面并且把它显示出来.当程序完成之后,连接必须关闭.

outbound.close（）;

inbound.close（）;

clientSocket.close（）;

　　注意socket流必须首先关闭.所有的的socket流必须在socket关闭之前关闭.这个小程序非常地简单,但是所有的客户端程序都必须遵首下面的基本的步骤:

　　1.建立客户端socket连接.

　　2.得到socket的读和写的流.

　　3.利用流.

　　4.关闭流.

　　5.关闭socket.

　　使用一个服务器端的socket只是有一点复杂,它将在下面讲到.

　　服务器Sockets

　　列表9.2是一个服务器应用程序的一部分.

　　列表9.2一个简单的服务器程序

/**

*一个监听端口并提供HTML文档的程序.

*/

classSimpleWebServer{

publicstaticvoidmain（Stringargs[]）

{

ServerSocketserverSocket=null;

SocketclientSocket=null;

intconnects=0;

try

{

{

//建立一个服务器socket

serverSocket=newServerSocket（80,5）;

while（connects<5）

{

//等待连接

clientSocket=serverSocket.accept（）;

//服务连接

ServiceClient（clientSocket）;

connects++;

}

serverSocket.close（）;

}

catch（IOExceptionioe）

{

System.out.println（"ErrorinSimpleWebServer:

"+ioe）;

}

}

publicstaticvoidServiceClient（Socketclient）

throwsIOException

{

DataInputStreaminbound=null;

DataOutputStreamoutbound=null;

try

{

//得到IO流

inbound=newDataInputStream（client.getInputStream（））;

outbound=newDataOutputStream（client.getOutputStream（））;

//格式化输出（回应头和很少的HTML文档）

StringBufferbuffer=PrepareOutput（）;

StringinputLine;

while（（inputLine=inbound.readLine（））!

=null）

{

//如果到了HTTP请求的尾部,就发送回应

if（inputLine.equals（""））

{

outbound.writeBytes（buffer.toString（））;

break;

}

}

}

finally

{

//清除

System.out.println（"Cleaningupconnection:

"+client）;

tln（"Cleaningupconnection:

"+client）;

outbound.close（）;

inbound.close（）;

client.close（）;

client.close（）;

}

}

服务器Sockets

　　服务器并不是主动地建立连接.相反地,他们是被动地监听一个客户端的连接请示然后给他们服务.服务器是由类ServerSocket来建立的.下面的程序建立了一个服务器端socket并把它绑定到80端口:

ServerSocketserverSocket=newServerSocket（80,5）;

第一个参数是服务器要监听的端口.第二个参数是可选的.API文档中说明了这是一个监听时间,但是在传统的socket程序中第二个参数是监听深度.一个服务器可以同时接收多个连接请求,但是每次只能处理一个.监听堆是一个无回答的连接请求队列.上面的请求建立一个连接来处理最后五个请求.如果省略了后面的一个参数,则默认值是50.

ServerSocketserverSocket=newServerSocket（80,5）;

　　一旦socket建立了并开始监听连接,进来的连接将会建立并放在监听堆.accetp（）方法把在堆中的连接取出来.

SocketclientSocket=serverSocket.accept（）;

　　这个方法返回一个用来与来访者对话的客户端连接.服务器本身不可能建立对话,相反地,服务器socket会使用accept（）方法来产生一个新的socket.服务器socket依旧打开并排列新的连接请求.

　　与客户端socket一样,下面的一步建立输入和输出流:

DataInputStreaminbound=newDataInputStream（clientSocket.getInputStream（））;

DataOutputStreamoutbound=newDataOutputStream（clientSocket.getOutputStream（））;

　　一般的I/O操作可以在新建的流中运用.在服务器回应前它等待客户端发送一个空白的行.当会话结束时,服务器关闭流和客户端socket.如果在队列中没有请示将会出现什么情况呢?

那个方法将会等待一个的到来.这个行为叫阻塞.accept（）方法将会阻塞服务器线程直到一个呼叫到来.当5个连接处理完闭之后,服务器退出.任何的在队列中的呼叫将会被取消.

　　所有的服务器都要有以下的基本的步骤:

　　1.建立一个服务器socket并开始监听.

　　2.使用accept（）方法取得新的连接.

　　3.建立输入和输出流.

　　4.在已有的协议上产生会话.

　　5.关闭客户端流和socket.

　　6.回到第二步或者到第七步.

　　7.关闭服务器socket.

　　重复和并发服务器

　　这个应用程序被当作一个重复的服务器.因为它只有在处理完一个进程以后才会接受另一个连接.更多的复杂服务器是并发的.它为每一个请求分配一个线程,而不是来一个处理一个.所以看起来它在同时处理多人请求.所有的商业的服务器都是并发的服务器.

Java数据报类

　　不像面向连接的类,数据报的客户端和服务器端的类在表面上是一样的.下面的程序建立了一个客户和服务器商的数据报sockets:

DatagramSocketserverSocket=newDatagramSocket（4545）;

DatagramSocketclientSocket=newDatagramSocket（）;

服务器用参数4545来指定端口号,由于客户端将要呼叫服务器,客户端可以利用可利用的端口.如果省略第二个参数,程序会让操作系统分配一个可用的端口.客户端可以请求一个指定的端口,但是如果其它的应用程序已经绑定到这个端口之上,请求将会失败.如果你的意图不是作为一个服务器,最好不要指定端口.

　　由于流不能由交谈得到,那么我么如何与一个数据报Socket进行对话.答案在于数据报类.

　　接收数据报

　　DatagramPacket类是用来通过DatagramSocket类接收和发送数据的类.packet类包括了连接信息和数据.就如前面所说的一样,数据报是自身独立的传输单元.DatagramPacket类压缩了这些单元.下面的程序表示了用一个数据报socket来接收数据:

DatagramPacketpacket=newDatagramPacket（newbyte[512],512）;

clientSocket.receive（packet）;

clientSocket.receive（packet）;

　　packet的构建器需要知道将得到的数据放在哪儿.一个512字节的缓存被建立并且作为构建器的第二个参数.每二个构建器参数是缓存的大小.就像ServerSocket类的accept（）方法一样,receive（）方法在数据可用之前将会阻塞.

　　发送数据报

　　发送数据报是非常地简单地,所有需要的只是一个地址.地址是由InetAddress类来建立的.这个类没有公共的构建器,但是它有几个static的方法,可以用来建立这个类的实例.下面的列表列出了建立InetAddress类的实例的方法:

PublicInetAddressCreationMethods

InetAddressgetByName（Stringhost）;

InetAddress[]getAllByName（Stringhost）;

InetAddressgetLocalHost（）;

　　得到本地主机的地址是非常地有用的,只有前面两个方法是用来发送数据包的.getByName（）和getAllByName（）需要目的主机的地址.第一个方法仅仅只是返回第一个符合条件的东西.第二个方法是必须的,因为一台计算机可能有多个地址.在这种情况下,这台计算机被称为multi-homed.

　　所有的建立的方法都被标记为static.它们必须像下面这样得到调用:

InetAddressaddr1=InetAddress.getByName（"merlin"）;

InetAddressaddr2[]=InetAddress.getAllByName（"merlin"）;

InetAddressaddr3=InetAddress.getLocalHost（）;

　　所有的这些调用都可以掷出一个UnknownHostException违例.如果一台计算机没有连接上DNS服务器,或者主机的确没有找到,这个违例就会被掷出.如果一台计算机没有一个激活的TCP/IP配置,getLocalHost（）也为失败并掷出一个违例.

　　一旦一个地址被确定了,数据报就可以被送出了.下面的程序传输了一个字符串给目的socket:

StringtoSend="Thisisthedatatosend!

"）;

byte[]sendbuf=newbyte[toSend.length（）];

toSend.getBytes（0,toSend.length（）,sendbuf,0）;

DatagramPacketsendPacket=newDatagramPacket（sendbuf,sendbuf.length,addr,port）;

clientSocket.send（sendPacket）;

　　首先,字符串必须被转换成一个字节数组.然后,一个新的DatagramPacket实例必须被建立.注意构建器的最后两个参数.因为要发送一个包,所以地址和端口必须被给定.一个applet可能可以知道它的服务器的地址,但是服务器如何知道它的客户机的地址呢.当任何一个包被收到后,返回的地址和端口会被解压出来,并通过getAddress（）和getPort（）方法得到.这就是一个服务器如何回应一个客户端的包:

DatagramPacketsendPacket=newDatagramPacket（sendbuf,sendbuf.length,

recvPacket.getAddress（）,recvPacket.getPort（））;

serverSocket.send（sendPacket）;

　　不像面向连接的操作,数据报服务器服务器其实比数据报客户端更简单:

数据报服务器

　　一个数据报服务器的基本步骤:

　　1.在一个指定的端口上建立一个数据报socket.

　　2.用receive方法等待进来的包.

　　3.用特定的协议来回应收到的包.

　　4.回到第二步或继续第二步.

　　5.关闭数据报socket.

　　列表9.3演示了一人简单的数据报回应服务器.它将回应它收到的包.

　　列表9.3.一个简单的数据报回应服务器

importjava.io.*;

import.*;

publicclassSimpleDatagramServer

{

publicstaticvoidmain（String[]args）

{

DatagramSocketsocket=null;

DatagramPacketrecvPacket,sendPacket;

try

{

socket=newDatagramSocket（4545）;

while（socket!

=null）

{

recvPacket=newDatagramPacket（newbyte[512],512）;

socket.receive（recvPacket）;

sendPacket=newDatagramPacket（

recvPacket.getData（）,recvPacket.getLength（）,

recvPacket.getAddress（）,recvPacket.getPort（））;

socket.send（sendPacket）;

}

}

catch（SocketExceptionse）

{

System.out.println（"ErrorinSimpleDatagramServer:

"+se）;

}

catch（IOExceptionioe）

{

System.out.println（"ErrorinSimpleDatagramServer:

"+ioe）;

　　简单的WEB服务器

　　一个简单的WEB服务器将由列表9.2这样构建.当然,还必须要对方法和回应事件进行改进.简单的服务器不会分析和存储请求头.新的WEB服务器将分析和存储请求,为以后的处理作准备.为了达到这个目的,你必须有一个包含HTTP请求的类.

　　HTTPrequest类

　　列表9.5列出了一个完整的HTTPrequest类.这个类必须包括一个请求头所需的所有信息.

　　列表9.5.HTTPrequest类.

importjava.io.*;

importjava.util.*;

import.*;

importNamevalue;

/**

*这个类有一个HTTP请求的所有信息

*/

publicclassHTTPrequest

{

publicStringversion;

publicStringmethod;

publicStringfile;

publicSocketclientSocket;

publicDataInputStreaminbound;

publicNamevalueheaderpairs[];

/**

*建立一个这个类的实例

*/

publicHTTPrequest（）

{

version=null;

method=null;

file=null;

clientSocket=null;

inbound=null;

inboun