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Socket编程

1基础知识

协议端口号(辨别不同应用)

TCP/IP协议

是目前世界上应用最广泛的协议

是以TCP为基础的不同层次上多个协议的集合

也称：TCP/IP协议族或 TCP/IP协议栈

TCP:Transmission Control Protocol 传输控制协议

IP: Internet Protocol 互联网协议

IP地址

为实现网络中不同计算机之间的通信，每台机器都必须有唯一的标识—-IP地址

IP地址格式：数字型：192.168.1.10

端口

1、用来区分不同应用程序，每个应用都会有个端口号

2、端口的范围0_{65535,其中0}1023为系统保留

3、IP地址和端口号组成了所谓的Socket,Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的终结点，是TCP和UDP的基础。

4、常见协议端口号 http:80 ftp:21 telnet:23

JAVA中的网络支持

针对网络通信的不同层次，java提供的网络功能有四大类

1、InetAddress:用于标识网络上的硬件资源

2、Socket:使用TCP协议实现网络通信的Socket相关的类

3、Datagram:使用UDP协议，将数据保留在数据报中，通过网络进行通信

InetAddress类

1、InetAddress类用于标识网络上的硬件资源，表示互联网协议(IP)地址

public void inetAddressTest() throws Exception{
        //获取本机的InetAddressTest实例
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println("计算机名："+localHost.getHostName());
        System.out.println("ip地址："+localHost.getHostAddress());
        //获取字节数组形式的IP地址
        System.out.println(Arrays.toString(localHost.getAddress()));
        System.out.println(localHost);
        //根据机器名 获取InetAddress实例
        InetAddress byName = InetAddress.getByName("SONGPC");
        System.out.println(byName);
        //根据ip地址获取实例信息
        InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.43.52");
        System.out.println(address);
    }

Socket编程

TCP协议是面向连接、可靠的、有序的，以字节流的方式发送数据

基于TCP协议实现网络通信的类

>客户端的Socket类
>
>服务器端的ServerSocket类

Socket通讯的模型

Socket通信实现步骤

1.创建ServerSocket和Socket

2.打开连接到Socket的输入/输出流

3.按照协议对Socket进行读/写操作

4.关闭输入输出流、关闭Socket

服务器端：

1.创建ServerSocket对象，绑定监听端口

2.通过accept()方法监听客户端请求

3.连接通过后，通过输入流读取客户端发送的请求信息

4.通过输出流向客户端发送相应信息

5.关闭相关资源

//1.创建服务器端的Socket,指定绑定的端口，并监听此端口
        ServerSocket serverSocket=new  ServerSocket(8000);
        //2.调用accept()监听，等待客户端的连接  
        System.out.println("服务器:启动，等待客户端的连接***");
            //连接成功后创建socket
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("服务器:客户端已经连接成功！");
        //3.获取输入流，用来读取客户端发送信息
        InputStream is = socket.getInputStream();
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //包装成高效字符流
        BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
        String  len="";
        while((len=br.readLine())!=null){
            System.out.println("服务端："+len);
        }
        (用完一个关闭一个  不然回阻塞)
        socket.shutdownInput();
        //4.获取输出流相应客户端请求
        PrintWriter pw=new PrintWriter(outputStream);//包装成打印了
        pw.write("欢迎你。。。");
        pw.flush();
        socket.shutdownOutput();
        //关闭资源
        pw.close();
        outputStream.close();
        br.close();
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();

客户端：

1.创建Socket对象，指定需要连接的服务器的地址和端口号

2.连接建立后，通过输出流向服务器端发送请求信息

3.通过输入流获取服务器端响应的信息

4.关闭相关资源

//1.创建客户端Socket,指定服务器端的地址和端口号
        Socket socket=new Socket("localhost", 8000);
        //2.获取输出流，用来向服务器端发送信息
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        PrintWriter pw=new PrintWriter(outputStream);
        //3.获取输入流获取服务器端的相应
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        pw.write("用户名：admin;密码：123");
        pw.flush();
        //关闭输出流(用完一个关闭一个  不然回阻塞)
        socket.shutdownOutput();  
        BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
        String len="";
        while((len=br.readLine())!=null){
            System.out.println("客户端:"+len);
        }
        socket.shutdownInput();
        //关闭资源
        br.close();
        pw.close();
        outputStream.close();
        socket.close();

多线程服务器

应用多线程来实现服务器与多客户端之间的通信

基本步骤

1.服务器创建ServerSocket，循环调用accept()等待客户端连接

2.客户端创建一个socket并请求和服务器端连接

3.服务器端接受客户端请求，创建socket与该客户端建立专线连接

4.建立连接两个socket在一个单独的线程上对话

5.服务器端继续等待新的连接

服务器线程类ServerThread

public class ServerThread implements Runnable {
    private Socket socket;
    public ServerThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true)
        {
            InputStream is = null;
            try {
                is = socket.getInputStream();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            OutputStream os = null;
            try {
                os = socket.getOutputStream();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(is);
            DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(os);
            String string = null;
            try {
                string = dataInputStream.readUTF();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(string);
            try {
                dataOutputStream.writeUTF(string);
                if(string.equals("byebye"))
                {
                    System.out.println("客户端下线了，我也退出了");
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

服务器端

public class SimpleSocketServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
        System.out.println("服务器启动");
        while (true)
        {
            Socket socket = serverSocket.accept();//监听，等待客户端连接上来
            InetAddress inetAddress= socket.getInetAddress();//得到客户端的地址信息
            System.out.println("客户端："+ inetAddress.getHostAddress() + "连接上来了");
            ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);
            new Thread(serverThread).start();
        }
    }
}

客户端线程

public class ClientThread implements Runnable{
    private Socket socket;
    public ClientThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true)
        {
            try {
                InputStream inputStream = socket.getInputStream();
                DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(inputStream);
                String response = dataInputStream.readUTF();//阻塞
                System.out.println("服务器回应：" + response);
                if(response.equals("byebye"))
                {
                    System.out.println("退出");
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

客户端

public class TcpClient {
//    public static boolean isDead = false;
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",6666);
        ClientThread clientThread = new ClientThread(socket);
        Thread child = new Thread(clientThread);
        child.start();
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(os);
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要发给服务器的信息：byebye 退出");
        while (scanner.hasNext())//阻塞在此处，等待用户在控制台的输入
        {
            String string = scanner.nextLine();
            dataOutputStream.writeUTF(string);
            if(string.equals("byebye"))
            {
                break;
            }
            System.out.println("请输入要发给服务器的信息：byebye 退出");
        }
    }
}

6.UDP编程

UDP协议(用户数据报协议)是无连接、不可靠、无序的

UDP协议以数据报作为数据传输的载体

进行数据传输时，首先需要将要传输的数据定义成数据报（Datagram），在数据报中指明数据要达到的Socket(主机地址和端口号)，然后再将数据报发送出去

服务器端实现步骤

1.创建DatagramSocket,指定端口号

2.创建DatagramPacket

3.接受客户端发送的数据信息

4.读取数据

package com.andgo.udp通信;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknownHostException;
/**
 * UDP服务端
 * @author Administrator
 */
public class UDPServer {
    /**
     *  1.创建DatagramSocket,指定端口号
        2.创建DatagramPacket
        3.接受客户端发送的数据信息
        4.读取数据
     * @param args
     * @throws UnknownHostException 
     * @throws SocketException 
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        /*
         *实现了接收数据 
         */
        //0.创建本机的address
        //InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
        // 1.创建DatagramSocket,指定端口号
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket(8888);
        //2.创建DatagramPacket，用于接收客户端发送来的数据
        byte[] data=new byte[1024];
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(data, data.length);
        //3.接收客户端发送的数 
        System.out.println("服务器端已经启动，等待接收数据");
        socket.receive(packet);//此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
        //4.读取数据
        String info=new String(data, 0, packet.getLength());
        System.out.println("服务器接收到："+info);
        /*
         *向客户端响应数据 
         */
        //1.定义客户端的地址、端口号、数据
        InetAddress address=packet.getAddress();
        int port=packet.getPort();
        byte[] bs="欢迎。。。。".getBytes();
        //2.创建数据报，包含响应的数据信息
        DatagramPacket packet2=new DatagramPacket(bs, bs.length, address, port);
        //3.向客户端发送数据
        socket.send(packet2);       
        //4.关闭资源
        socket.close();
    }
}

客户端实现步骤

1.定义发送数据

2.创建DatagramPacket,包含将要发送的信息

3.创建DatagramSocket

4.发送数据

package com.andgo.udp通信;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
/**
 * UDP客户端
 * @author Administrator
 *
 */
public class UDPClient {
    /**
     *  1.定义发送数据
        2.创建DatagramPacket,包含将要发送的信息
        3.创建DatagramSocket
        4.发送数据
     * @param args
     * @throws Exception 
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        /*
         *向服务器端发送数据 
         */
        //1.定义服务器的地址，端口号、数据
        InetAddress address=InetAddress.getByName("localhost");
        int port=8888;
        byte[] data="用户名：admin;密码：123".getBytes();
        //2.创建数据报，包含发送的数据
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
        //3.创建DatagramSocket
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket();
        //4.向服务器端发送数据
        socket.send(packet);
        /*
         *接收服务器端响应的数据 
         */
        //1.创建DatagramPacket，用于接收服务器端响应的数据
        byte[] bs=new byte[1024];
        DatagramPacket packet2=new DatagramPacket(bs, bs.length);
        //2.接收服务器端响应的数据
        socket.receive(packet2);
        //3.读取数据
        String reply=new String(bs, 0, packet2.getLength());
        System.out.println("客户端："+reply);   
        //4.关闭资源
        socket.close();
    }
}

多线程UDP服务器

UDPServerThread

package com.andgo.udp通信多线程实现;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
public class UDPServerThread extends Thread{
    private byte[] data;
    private DatagramPacket packet;
    private DatagramSocket socket;
    public UDPServerThread(byte[] data, DatagramPacket packet, DatagramSocket socket) {
        this.data = data;
        this.packet = packet;
        this.socket = socket;
    }
    @Override
    public void run() {
        //4.读取数据
        String info=new String(data, 0, packet.getLength());
        System.out.println("服务器接收到："+info);
        /*
         *向客户端响应数据 
         */
        //1.定义客户端的地址、端口号、数据
        InetAddress address=packet.getAddress();
        int port=packet.getPort();
        byte[] bs="欢迎。。。。".getBytes();
        //2.创建数据报，包含响应的数据信息
        DatagramPacket packet2=new DatagramPacket(bs, bs.length, address, port);
        //3.向客户端发送数据
        try {
            socket.send(packet2);
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("数据发送异常");
            e.printStackTrace();
        }
        //4.关闭资源
        //socket.close();  //UDP中用同一个socket发送和接受数据 ，datagramPaket包含了数据、端口、地址信息(用于区分和发送到哪里)
    }
}

UDPServer

package com.andgo.udp通信多线程实现;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknownHostException;
/**
 * UDP服务端
 * @author Administrator
 *
 */
public class UDPServer {
    /**
     *  1.创建DatagramSocket,指定端口号
        2.创建DatagramPacket
        3.接受客户端发送的数据信息
        4.读取数据
     * @param args
     * @throws UnknownHostException 
     * @throws SocketException 
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        /*
         *实现了接收数据 
         */
        //0.创建本机的address
        //InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
        // 1.创建DatagramSocket,指定端口号
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket(8888);
        //2.创建DatagramPacket，用于接收客户端发送来的数据
        byte[] data=new byte[1024];
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(data, data.length);
        //3.接收客户端发送的数 
        System.out.println("服务器端已经启动，等待接收数据");
        while(true){
            socket.receive(packet);//此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
            UDPServerThread thread=new UDPServerThread(data, packet, socket);
            thread.run();
        }
    }
}

UDPClient

package com.andgo.udp通信多线程实现;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
/**
 * UDP客户端
 * @author Administrator
 *
 */
public class UDPClient {
    /**
     *  1.定义发送数据
        2.创建DatagramPacket,包含将要发送的信息
        3.创建DatagramSocket
        4.发送数据
     * @param args
     * @throws Exception 
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        /*
         *向服务器端发送数据 
         */
        //1.定义服务器的地址，端口号、数据
        InetAddress address=InetAddress.getByName("localhost");
        int port=8888;
        byte[] data="用户名：admissn;密码：123sssss".getBytes();
        //2.创建数据报，包含发送的数据
        DatagramPacket packet=new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
        //3.创建DatagramSocket
        DatagramSocket socket=new DatagramSocket();
        //4.向服务器端发送数据
        socket.send(packet);
        /*
         *接收服务器端响应的数据 
         */
        //1.创建DatagramPacket，用于接收服务器端响应的数据
        byte[] bs=new byte[1024];
        DatagramPacket packet2=new DatagramPacket(bs, bs.length);
        //2.接收服务器端响应的数据
        socket.receive(packet2);
        //3.读取数据
        String reply=new String(bs, 0, packet2.getLength());
        System.out.println("客户端："+reply);
        //4.关闭资源
        socket.close()
    }
}

基于socket公共聊天室的实现

1.客户端

TcpClient.java
package com.company;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
/**
 * Created by ttc on 2018/6/12.
 */
public class TcpClient {
    public static void helpList() {
        System.out.println("提示：进入聊天室，默认公聊!!");
        System.out.println("/B 用户在线列表，用户#信息 私聊，/C 查看聊天记录，/0 退出系统");
    }
//    public static boolean isDead = false;
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入服务器ip地址");
        String strIP = scanner.nextLine();
        Socket socket = new Socket(strIP,6666);
        System.out.println("请输入你的名字");
        String username = scanner.nextLine();
        ClientThread clientThread = new ClientThread(socket,username);
        Thread child = new Thread(clientThread);
        child.start();
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(os);
        dataOutputStream.writeUTF(username);
        System.out.println("欢迎进入聊天室，需要帮助请输入/A");
        while (scanner.hasNext())//阻塞在此处，等待用户在控制台的输入
        {
            String string = scanner.nextLine();
            if(string.equalsIgnoreCase("/A"))
            {
                helpList();
            }
            else if(string.equalsIgnoreCase("/C"))
            {
                //读取聊天记录
                File file = new File(username+".txt");
                FileReader fileReader = new FileReader(file);
                BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);
                String msg = bufferedReader.readLine();
                while (msg != null)
                {
                    System.out.println(msg);
                    msg = bufferedReader.readLine();
                }
                fileReader.close();
                bufferedReader.close();
            }
            else if(string.equalsIgnoreCase("/0"))
            {
                System.exit(0);
            }
            else
            {
                dataOutputStream.writeUTF(string);//将信息发送给服务器
            }
        }
    }
}

ClientThread.java

package com.company;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketException;
import java.util.Date;
/**
 * Created by ttc on 2018/6/12.
 */
public class ClientThread implements Runnable{
    private Socket socket;
    private String username;
    public ClientThread(Socket socket,String username) {
        this.username = username;
        this.socket = socket;
    }
    private void writeToFile(String msg)
    {
        File file = new File(username + ".txt");
        try {
            FileWriter fileWriter = new FileWriter(file,true);
            BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter);
            Date date = new Date();
            bufferedWriter.newLine();
            bufferedWriter.write(date.toLocaleString() + ":" + msg);
            bufferedWriter.flush();
            fileWriter.close();
            bufferedWriter.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true)
        {
            try {
                InputStream inputStream = socket.getInputStream();
                DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(inputStream);
                String response = dataInputStream.readUTF();//阻塞
                System.out.println(response);
                writeToFile(response);
            }
            catch (SocketException e)
            {
                //1.关闭socket
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e1) {
                    e1.printStackTrace();
                }
                //2.退出
                System.out.println("服务断开~~~~~~~");
                System.exit(0);
            }
            catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

2.服务端

SimpleSocketServer.java

package com.company;
import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
 * Created by ttc on 2018/6/12.
 */
public class SimpleSocketServer {
    static Map<String,Socket> name2Client = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
        System.out.println("服务器启动");
        while (true)
        {
            Socket socket = serverSocket.accept();//监听，等待客户端连接上来
            InetAddress inetAddress= socket.getInetAddress();//得到客户端的地址信息
            System.out.println("客户端："+ inetAddress.getHostAddress() + "连接上来了");
            //读取客户端的用户名
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(inputStream);
            String client_name = dataInputStream.readUTF();//阻塞
            name2Client.put(client_name,socket);
            ServerThread serverThread = new ServerThread(socket,client_name);
            new Thread(serverThread).start();
        }
    }
}

ServerThread.java

package com.company;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketException;
import java.util.Map;
/**
 * Created by ttc on 2018/6/12.
 */
public class ServerThread implements Runnable {
    private String client_name;
    private Socket socket;
    public ServerThread(Socket socket,String client_name) {
        this.client_name = client_name;
        this.socket = socket;
    }
    //广播消息给所有在线用户
    public void send_msg_to_all_clients(String message) throws IOException {
        for(Map.Entry<String,Socket> entry : SimpleSocketServer.name2Client.entrySet())
        {
            Socket socket = entry.getValue();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
            DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(outputStream);
            dataOutputStream.writeUTF(message);
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            send_msg_to_all_clients(client_name + "上线了");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //不断的读取，服务的客户端发过来的信息
        while (true)
        {
            InputStream is = null;
            try {
                is = socket.getInputStream();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(is);
            String string = null;
            try {
                string = dataInputStream.readUTF();
                String[] info = string.split("#");
                if(info.length == 2)//私聊
                {
                    String target_user = info[0];
                    String msg = info[1];
                    if(target_user.equals(client_name))
                    {
                        OutputStream outputStream2 = socket.getOutputStream();
                        DataOutputStream dataOutputStream2 = new DataOutputStream(outputStream2);
                        dataOutputStream2.writeUTF("不能自己和自己聊天");
                    }
                    else if(SimpleSocketServer.name2Client.containsKey(target_user))//是当前在线用户的话
                    {
                        //把消息发送给该用户
                        Socket targer_socket = SimpleSocketServer.name2Client.get(target_user);
                        OutputStream outputStream = targer_socket.getOutputStream();
                        DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(outputStream);
                        dataOutputStream.writeUTF(client_name + "对你说："+ msg);
                        //同时回应发信息的用户
                        OutputStream outputStream2 = socket.getOutputStream();
                        DataOutputStream dataOutputStream2 = new DataOutputStream(outputStream2);
                        dataOutputStream2.writeUTF("你对"+target_user+"说："+msg);
                    }
                    else
                    {
                        //回应用户，用户名有误
                        //同时回应发信息的用户
                        OutputStream outputStream2 = socket.getOutputStream();
                        DataOutputStream dataOutputStream2 = new DataOutputStream(outputStream2);
                        dataOutputStream2.writeUTF("用户名有误。");
                    }
                }
                else if(string.equalsIgnoreCase("/B"))//获取在线用户列表
                {
                    OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
                    DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(outputStream);
                    dataOutputStream.writeUTF("当前在线用户列表：");
                    for (Map.Entry<String, Socket> entry : SimpleSocketServer.name2Client.entrySet()) {
                        dataOutputStream.writeUTF(entry.getKey());
                    }
                }
                else
                {
                    send_msg_to_all_clients(client_name + "说：" + string);
                }
            }
            catch (SocketException e)
            {
                //1.关闭对应的socket
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e1) {
                    e1.printStackTrace();
                }
                //2.把客户端从map中移除
                SimpleSocketServer.name2Client.remove(client_name);
                System.out.println(client_name + "退出了");
                //3.本线程结束
                return;
            }
            catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
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