Java网络编程 Socket、ServerSocket 详解，方法介绍及完整代码示例

概念

什么是网络编程？
网络编程是指编写运行在多个设备（计算机）的程序，这些设备通过网络连接起来。当这些通过网络连接起来的设备之间需要通信时，就需要用到网络编程。
Java的哪个包提供了网络编程的类和接口？
java.net 包中 J2SE 的 API 包含有类和接口，它们提供低层次的通信细节。你可以直接使用这些类和接口，来专注于解决问题，而不用关注通信细节。
java.net提供了哪两种常见的网络协议？
java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：
1、TCP：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP协议是可靠协议，且是一个双向的通信协议，因此数据可以通过在同一时间双向发送。
2、UDP：UDP （User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无连接的协议。提供了应用程序之间要发送数据的数据报。由于UDP缺乏可靠性且属于无连接协议，所以应用程序通常必须容许一些丢失、错误或重复的数据包。
Java网络编程的具体实现是什么？
Java网络编程基于Socket 编程，Socket的概念这里不再赘述，请查看Socket套接字。
套接字使用TCP提供了两台计算机之间的通信机制。客户端程序创建一个套接字，并尝试连接服务器的套接字。当连接建立时，服务器会创建一个 Socket 对象。客户端和服务器现在可以通过对 Socket 对象的写入和读取来进行通信。java.net.Socket 类代表一个套接字，并且 java.net.ServerSocket 类为服务器程序提供了一种来监听客户端，并与他们建立连接的机制。
使用套接字建立TCP连接时的步骤：
1、服务器实例化一个 ServerSocket 对象，表示通过服务器上的端口通信。
2、服务器调用 ServerSocket 类的 accept() 方法，该方法将一直等待，直到客户端连接到服务器上给定的端口。
3、一个客户端实例化一个 Socket 对象，指定服务器名称和端口号来请求连接。
4、Socket 类的构造函数试图将客户端连接到指定的服务器和端口号。如果通信被建立，则在客户端创建一个 Socket 对象能够与服务器进行通信。
5、在服务器端，accept() 方法返回服务器上一个新的 socket 引用，该 socket 连接到客户端的 socket。
注：连接建立后，通过使用 I/O 流在进行通信，每一个socket都有一个输出流和一个输入流，客户端的输出流连接到服务器端的输入流，而客户端的输入流连接到服务器端的输出流。

ServerSocket 类讲解

以下为ServerSocket 类的四个构造方法：

方法	描述
public ServerSocket(int port) throws IOException	创建绑定到特定端口的服务器套接字。
public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException	利用指定的 backlog 创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号。
public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException	使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP 地址创建服务器。
public ServerSocket() throws IOException	创建非绑定服务器套接字。使用此构造方法时，如果没有抛出异常，就意味着应用程序已经成功绑定到指定的端口，并且侦听客户端请求。

以下为ServerSocket对象的常用方法：

方法	描述
public int getLocalPort()	返回此套接字在其上侦听的端口。
public Socket accept() throws IOException	侦听并接受到此套接字的连接。
public void setSoTimeout(int timeout)	通过指定超时值启用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒为单位。
public void bind(SocketAddress host, int backlog)	将 ServerSocket 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）。

Socket 类讲解

客户端要获取一个 Socket 对象通过实例化，而服务器端获得一个 Socket 对象是通过 accept() 方法的返回值。
以下为Socket 类的五个构造方法：

方法	描述
public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException	创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。
public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException	创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。
public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException	创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口。
public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException	创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口。
public Socket()	通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字

Socket 构造方法执行完成后，并不只实例化一个 Socket 对象，其会尝试连接到指定的服务器和端口。
以下为Socket 对象的常用方法：

方法	描述
public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException	将此套接字连接到服务器，并指定一个超时值。
public InetAddress getInetAddress()	返回套接字连接的地址。
public int getPort()	返回此套接字连接到的远程端口。
public int getLocalPort()	返回此套接字绑定到的本地端口。
public SocketAddress getRemoteSocketAddress()	返回此套接字连接的端点的地址，如果未连接则返回 null。
public InputStream getInputStream() throws IOException	返回此套接字的输入流。
public OutputStream getOutputStream() throws IOException	返回此套接字的输出流。
public void close() throws IOException	关闭此套接字。

以下为其他相关类InetAddress（互联网协议(IP)地址）常用方法：

方法	描述
static InetAddress getByAddress(byte[] addr)	在给定原始 IP 地址的情况下，返回 InetAddress 对象。
static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr)	根据提供的主机名和 IP 地址创建 InetAddress。
static InetAddress getByName(String host)	在给定主机名的情况下确定主机的 IP 地址。
String getHostAddress()	返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。
String getHostName()	获取此 IP 地址的主机名。
static InetAddress getLocalHost()	返回本地主机。
String toString()	将此 IP 地址转换为 String。

代码示例

两个类：ServerSocketDemo、ClientSocketDemo，分别为服务端类和客户端类。启动时，先启动ServerSocketDemo，再启动ClientSocketDemo。完整代码如下：
ServerSocketDemo类：

//ServerSocketDemo
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketTimeoutException;public class ServerSocketDemo extends Thread {private ServerSocket serverSocket;private int i = 1;public ServerSocketDemo(int port) throws IOException {serverSocket = new ServerSocket(port);//设置20s内无客户端连接，则抛出SocketTimeoutException异常serverSocket.setSoTimeout(20000);}public void run(){while(true) {System.out.println("服务端第"+i+"次启动中...对应的端口号为："+ serverSocket.getLocalPort());i++;try {Socket server = serverSocket.accept();//彩蛋//server.setSoTimeout(5);//彩蛋//当服务端监听到客户端的连接后才会执行以下代码System.out.println("服务端打印的远程主机地址为："+server.getRemoteSocketAddress());//监听来自客户端的消息DataInputStream dis = new DataInputStream(server.getInputStream());System.out.println("服务端接收到的来自于客户端的信息为："+dis.readUTF());//通过socket向客户端发送信息DataOutputStream dos = new DataOutputStream(server.getOutputStream());dos.writeUTF("我是服务端，您已连接到："+server.getLocalSocketAddress());server.close();}catch (SocketTimeoutException e){System.out.println("20s内无客户端连接，正在关闭服务端监听服务");continue;}catch (IOException e) {e.printStackTrace();break;}}}public static void main(String[] args) {try {Thread t1 = new ServerSocketDemo(8089);t1.run();}catch(IOException e){e.printStackTrace();return;}}}

ClientSocketDemo类：

//ClientSocketDemo
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.Socket;
import java.util.logging.SocketHandler;public class ClientSocketDemo {public static void main(String[] args) {String serverName = "localhost";int port = 8089;try {Socket client = new Socket(serverName, port);//当客户端连接到服务端后，才会执行以下代码System.out.println("客户端已连接到远程主机地址："+client.getRemoteSocketAddress());//向服务端发送消息DataOutputStream dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());dos.writeUTF("服务端你好，我是客户端，我的地址是: "+client.getLocalSocketAddress());//接收来自服务端的消息DataInputStream dis = new DataInputStream(client.getInputStream());System.out.println("来自于服务端的消息："+dis.readUTF());client.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();return;}}}

两个类的执行结果如下：

//ServerSocketDemo
服务端第1次启动中...对应的端口号为：8089
服务端打印的远程主机地址为：/127.0.0.1:62770
服务端接收到的来自于客户端的信息为：服务端你好，我是客户端，我的地址是: /127.0.0.1:62770
服务端第2次启动中...对应的端口号为：8089
20s内无客户端连接，正在关闭服务端监听服务
服务端第3次启动中...对应的端口号为：8089
20s内无客户端连接，正在关闭服务端监听服务//ClientSocketDemo
客户端已连接到远程主机地址：localhost/127.0.0.1:8089
来自于服务端的消息：我是服务端，您已连接到：/127.0.0.1:8089Process finished with exit code 0

以上就是Java网络编程的完整示例代码。细心的朋友可能关注到ServerSocketDemo类中有注释标明彩蛋，server.setSoTimeout(5)，就是这一句。对于setSoTimeout()方法，不仅ServerSocket对象有此方法，Socket对象也有此方法。但两者使用场景有差别。详情请参照此篇博客Java网络编程 ServeSocket、Socket 方法 setSoTimeout() 详解。

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