本资料来自于runoob,略有修改。

网络编程是指编写运行在多个设备(计算机)的程序,这些设备都通过网络连接起来。

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。

Socket 编程

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。

以下步骤在两台计算机之间使用套接字建立TCP连接时会出现:

  • 服务器实例化一个 ServerSocket 对象,表示通过服务器上的端口通信。

  • 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。

  • 服务器正在等待时,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。

  • 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。

  • 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。

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。

TCP 是一个双向的通信协议,因此数据可以通过两个数据流在同一时间发送.以下是一些类提供的一套完整的有用的方法来实现 socket。

DEMO

客户端

// 文件名 GreetingClient.java

import java.net.*;
import java.io.*; public class GreetingClient
{
public static void main(String [] args)
{
String serverName = args[0];
int port = Integer.parseInt(args[1]);
try
{
System.out.println("连接到主机:" + serverName + " ,端口号:" + port);
Socket client = new Socket(serverName, port);
System.out.println("远程主机地址:" + client.getRemoteSocketAddress());
OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer); out.writeUTF("Hello from " + client.getLocalSocketAddress());
InputStream inFromServer = client.getInputStream();
DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer);
System.out.println("服务器响应: " + in.readUTF());
client.close();
}catch(IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}

服务端

// 文件名 GreetingServer.java

import java.net.*;
import java.io.*; public class GreetingServer extends Thread
{
private ServerSocket serverSocket; public GreetingServer(int port) throws IOException
{
serverSocket = new ServerSocket(port);
serverSocket.setSoTimeout(10000);
} public void run()
{
while(true)
{
try
{
System.out.println("等待远程连接,端口号为:" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
Socket server = serverSocket.accept();
System.out.println("远程主机地址:" + server.getRemoteSocketAddress());
DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
System.out.println(in.readUTF());
DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
out.writeUTF("谢谢连接我:" + server.getLocalSocketAddress() + "\nGoodbye!");
server.close();
}catch(SocketTimeoutException s)
{
System.out.println("Socket timed out!");
break;
}catch(IOException e)
{
e.printStackTrace();
break;
}
}
}
public static void main(String [] args)
{
int port = Integer.parseInt(args[0]);
try
{
Thread t = new GreetingServer(port);
t.run();
}catch(IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}

阻塞和非阻塞网络编程

BIO(Blocking IO: 同步阻塞的编程方式

BIO编程方式通常是在JDK1.4版本之前常用的编程方式。编程实现过程为:首先在服务端启动一个ServerSocket来监听网络请求,客户端启动Socket发起网络请求,默认情况下ServerSocket回建立一个线程来处理此请求,如果服务端没有线程可用,客户端则会阻塞等待或遭到拒绝。

NIO (Unblocking IO): 同步非阻塞的编程方式

NIO本身是基于事件驱动思想来完成的,其主要想解决的是BIO的大并发问题,NIO基于Reactor,当socket有流可读或可写入socket时,操作系统会相应的通知引用程序进行处理,应用再将流读取到缓冲区或写入操作系统。也就是说,这个时候,已经不是一个连接就要对应一个处理线程了,而是有效的请求,对应一个线程,当连接没有数据时,是没有工作线程来处理的。

AIO(Asynchronous IO: 异步非阻塞的编程方式

与NIO不同,当进行读写操作时,只须直接调用API的read或write方法即可。这两种方法均为异步的,对于读操作而言,当有流可读取时,操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区,并通知应用程序;对于写操作而言,当操作系统将write方法传递的流写入完毕时,操作系统主动通知应用程序。即可以理解为,read/write方法都是异步的,完成后会主动调用回调函数。在JDK1.7中,这部分内容被称作NIO.2,主要在java.nio.channels包下增加了下面四个异步通道:AsynchronousSocketChannel、AsynchronousServerSocketChannel、AsynchronousFileChannel、AsynchronousDatagramChannel

bio示例

public class Server {

    public static void main(String[] args) {
int port = genPort(args); ServerSocket server = null;
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(50); try{
server = new ServerSocket(port);
System.out.println("server started!");
while(true){
Socket socket = server.accept(); service.execute(new Handler(socket));
}
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}finally{
if(server != null){
try {
server.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
server = null;
}
} static class Handler implements Runnable{
Socket socket = null;
public Handler(Socket socket){
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
BufferedReader reader = null;
PrintWriter writer = null;
try{ reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(socket.getInputStream(), "UTF-8"));
writer = new PrintWriter(
new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream(), "UTF-8"));
String readMessage = null;
while(true){
System.out.println("server reading... ");
if((readMessage = reader.readLine()) == null){
break;
}
System.out.println(readMessage);
writer.println("server recive : " + readMessage);
writer.flush();
}
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}finally{
if(socket != null){
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
socket = null;
if(reader != null){
try {
reader.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
reader = null;
if(writer != null){
writer.close();
}
writer = null;
}
} } private static int genPort(String[] args){
if(args.length > 0){
try{
return Integer.parseInt(args[0]);
}catch(NumberFormatException e){
return 9999;
}
}else{
return 9999;
}
} }

server

client

public class Client {
public static void main(String[] args) {
String host = null;
int port = 0;
if(args.length > 2){
host = args[0];
port = Integer.parseInt(args[1]);
}else{
host = "127.0.0.1";
port = 9999;
} Socket socket = null;
BufferedReader reader = null;
PrintWriter writer = null;
Scanner s = new Scanner(System.in);
try{
socket = new Socket(host, port);
String message = null; reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(socket.getInputStream(), "UTF-8"));
writer = new PrintWriter(
socket.getOutputStream(), true);
while(true){
message = s.nextLine();
if(message.equals("exit")){
break;
}
writer.println(message);
writer.flush();
System.out.println(reader.readLine());
}
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}finally{
if(socket != null){
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
socket = null;
if(reader != null){
try {
reader.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
reader = null;
if(writer != null){
writer.close();
}
writer = null;
}
}
}

UDP简单示例

服务端

public class Server {
public static void main(String[] args) {
try {
DatagramSocket server = new DatagramSocket(5060);
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(new byte[1024], 1024);
server.receive(packet);
System.out.println(packet.getAddress().getHostName() + "(" + packet.getPort() + "):" + new String(packet.getData()));
packet.setData("Hello Client".getBytes());
packet.setPort(5070);
packet.setAddress(InetAddress.getLocalHost());
server.send(packet);
server.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

客户端

public class Client {
public static void main(String[] args){
try {
DatagramSocket client = new DatagramSocket(5070);
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
packet.setPort(5060);
packet.setAddress(InetAddress.getLocalHost());
packet.setData("Hello Server".getBytes());
client.send(packet);
client.receive(packet);
System.out.println(packet.getAddress().getHostName() + "(" + packet.getPort() + "):" + new String(packet.getData()));
client.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

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