【Java网络编程】从套接字(Socket)概念到UDP与TCP套接字编程

admin管理员组

文章数量:1794759

【Java网络编程】从套接字(Socket)概念到UDP与TCP套接字编程

网络编程

1.socket套接字

Socket 套接字，是由系统提供用于网络通信的技术，是基于 TCP/IP 协议的网络通信的基本操作单元。基于Socket 套接字的网络程序开发就是网络编程。

Socket套接字可以基于传输层协议划分为三类：

1. 流套接字：使用传输层TCP协议，基于字节流进行传输，对于字节流来说，可以简单的理解为，传输数据是基于IO流，流式数据的特征就是在IO流没有关闭的情况下，是无边界的数据，可以多次发送，也可以分开多次接收。
2. 数据报套接字：使用传输层UDP协议，基于数据报进行传输，对于数据报来说，可以简单的理解为，传输数据是一块一块的，发送一块数据假如100个字节，必须一次发送，接收也必须一次接收100个字节，而不能分100次，每次接收1个字节。
3. 原始套接字：原始套接字用于自定义传输层协议，用于读写内核没有处理的IP协议数据。

套接字（Socket）编程主要基于客户端-服务器模式之间的数据传递：

使用Socket编程时我们一般需要注意以下四点：

1. 客户端和服务端：开发时，经常是基于一个主机开启两个进程作为客户端和服务端，但真实的场景，一般都是不同主机。
2. 注意目的IP和目的端口号，标识了一次数据传输时要发送数据的终点主机和进程
3. Socket编程我们是使用流套接字和数据报套接字，基于传输层的TCP或UDP协议，但应用层协议，也需要考虑。
4. 关于端口被占用的问题：如果占用端口的进程A不需要运行，就可以关闭A后，再启动需要绑定该端口的进程B，如果需要运行A进程，则可以修改进程B的绑定端口，换为其他没有使用的端口。

Java实现了基于UDP和TCP两种模式的通信模型，下面我将对这两种模式相关的实现类进行讲解和演示。

2.udp数据报套接字编程

DatagramSocket API

DatagramSocket 是 UDP Socket ，用于发送和接收 UDP 数据报。

构造方法如下：

方法签名	方法说明
DatagramSocket()	创建一个 UDP 数据报套接字的 Socket ，绑定到本机任意一个随机端口（一般用于客户端）
DatagramSocket(int port)	创建一个 UDP 数据报套接字的 Socket ，绑定到本机指定的端口（一般用于服务端）

3.tcp流套接字编程

ServerSocket API

ServerSocket 是创建TCP服务端Socket的API.

构造方法如下：

方法签名	方法说明
ServerSocket(int port)	创建一个服务端流套接字 Socket ，并绑定到指定端口

常用方法如下：

方法签名	方法说明
Socket accept()	开始监听指定端口（创建时绑定的端口），有客户端连接后，返回一个服务端 Socket对象，并基于该Socket 建立与客户端的连接，否则阻塞等待
void close()	关闭此套接字

Socket API

Socket 是客户端 Socket ，或服务端中接收到客户端建立连接（ accept 方法）的请求后，返回的服务端Socket。

不管是客户端还是服务端 Socket ，都是双方建立连接以后，保存的对端信息，及用来与对方收发数据的。

构造方法：

方法签名	方法说明
Socket(String host, int port)	创建一个客户端流套接字 Socket ，并与对应 IP 的主机上，对应端口的进程建立连接

常用方法如下：

方法签名	方法说明
InetAddress getInetAddress()	返回套接字所连接的地址
InputStream getInputStream()	返回此套接字的输入流
OutputStream getOutputStream()	返回此套接字的输出流

TCP中的长短连接

TCP 发送数据时，需要先建立连接，什么时候关闭连接就决定是短连接还是长连接：

短连接：每次接收到数据并返回响应后，都关闭连接，即是短连接。也就是说，短连接只能一次收发数据。

长连接：不关闭连接，一直保持连接状态，双方不停的收发数据，即是长连接。也就是说，长连接可以多次收发数据。

对比以上长短连接，两者区别如下：

• 建立连接、关闭连接的耗时：短连接每次请求、响应都需要建立连接，关闭连接；而长连接只需要第一次建立连接，之后的请求、响应都可以直接传输。相对来说建立连接，关闭连接也是要耗时的，长连接效率更高。
• 主动发送请求不同：短连接一般是客户端主动向服务端发送请求；而长连接可以是客户端主动发送请求，也可以是服务端主动发。
• 两者的使用场景有不同：短连接适用于客户端请求频率不高的场景，如浏览网页等。长连接适用于客户端与服务端通信频繁的场景，如聊天室，实时游戏等。

基于 BIO （同步阻塞 IO ）的长连接会一直占用系统资源。对于并发要求很高的服务端系统来说，这样的消耗是不能承受的。实际应用时，服务端一般是基于NIO （即同步非阻塞 IO ）来实现长连接，性能可以极大的提升。

Java基于TCP客户端-服务器代码实例

服务端代码如下：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

import java.io.*;
import java.ServerSocket;
import java.Socket;
public class TcpServer {
    //服务器socket要绑定固定的端口
    private static final int PORT = 8888;
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建一个服务端ServerSocket，用于收发TCP报文
        ServerSocket server = new ServerSocket(PORT);
        // 不停的等待客户端连接
        while(true) {
            System.out.println("------------------------------------------------
---");
            System.out.println("等待客户端建立TCP连接...");
            // 2.等待客户端连接，注意该方法为阻塞方法
            Socket client = server.accept();
            System.out.printf("客户端IP：%s%n", 
client.getInetAddress().getHostAddress());
            System.out.printf("客户端端口号：%s%n", client.getPort());
            // 5.接收客户端的数据，需要从客户端Socket中的输入流获取
            System.out.println("接收到客户端请求：");
            InputStream is = client.getInputStream();
            // 为了方便获取字符串内容，可以将以上字节流包装为字符流
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, 
"UTF-8"));
            String line;
            // 一直读取到流结束：TCP是基于流的数据传输，一定要客户端关闭Socket输出流才表示服
务端接收IO输入流结束
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
           }
            // 6.双方关闭连接：服务端是关闭客户端socket连接
            client.close();
       }
   }
}

客户端代码如下：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

import java.io.*;
import java.Socket;
public class TcpClient {
    //服务端IP或域名
    private static final String SERVER_HOST = "localhost";
    //服务端Socket进程的端口号
    private static final int SERVER_PORT = 8888;
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 3.创建一个客户端流套接字Socket，并与对应IP的主机上，对应端口的进程建立连接
        Socket client = new Socket(SERVER_HOST, SERVER_PORT);
        // 4.发送TCP数据，是通过socket中的输出流进行发送
        OutputStream os = client.getOutputStream();
        // 为了方便输出字符串作为发送的内容，可以将以上字节流包装为字符流
        PrintWriter pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(os, "UTF-8"));
        // 4-1.发送数据：
        pw.println("hello world!");
        // 4-2.有缓冲区的IO操作，真正传输数据，需要刷新缓冲区
        pw.flush();
        // 7.双方关闭连接：客户端关闭socket连接
        client.close();
   }
}

以上客户端与服务端建立的为短连接，每次客户端发送了 TCP 报文，及服务端接收了 TCP 报文后，双方都会关闭连接。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。 原始发表：2024-10-26，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除前往查看网络编程javaudpsocket编程

本文标签： Java网络编程从套接字(Socket)概念到UDP与TCP套接字编程