JAVA网络通信底层调用LINUX探究

前言：该博客花了我一个下午得心血，全部手打，路过给个赞，拒绝抄袭!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

简单的SOCKET通信程序

先从一段简单的JAVA程序性开始写起，这里我们才用半双工的形式，这里的半双工意思是客户端可以给服务端发送数据，发完数据就关闭，而服务端可以一直接受数据

我们使用多线程方式，这个不重要

下面是线程类

 public class SocketThread implements Runnable {
     public SocketThread(Socket socket) {
         this.socket = socket;
     }
 
     private Socket socket;
     @Override
     public void run() {
         InputStream inputStream = null;
         InputStreamReader inputStreamReader = null;
         BufferedReader bufferedReader = null;
         try {
             inputStream = socket.getInputStream();
             inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
             bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);
             char buf[] = new char[1024];
             int len=0;
             while ((len=bufferedReader.read(buf))!=-1){
                 for(int i=0;i<len;i++){
                     System.out.print(buf[i]);
                 }
                 System.out.println();
             }
         }catch (Exception e){
             e.printStackTrace();
         }finally {
             try {
                 inputStream.close();
                 inputStreamReader.close();
                 bufferedReader.close();
             } catch (IOException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }
     }
 }

说实话，这个博客园的博客丑的一B，为什么不能提交CSDN的博客呢？

服务端代码：

 public class Server {
     public static void main(String[] args) {
         try{
             ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
             System.out.println("服务端已启动，等待连接");
             while(true){
                 Socket socket = serverSocket.accept();
                 SocketThread socketThread = new SocketThread(socket);
                 new Thread(socketThread).start();
             }
         }catch (Exception e){
             e.printStackTrace();
         }
     }
 }

客户端代码：

 public class Client {
     public static void main(String[] args) {
         try {
             Socket socket = new Socket("localhost",8888);
             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
             Scanner scan = new Scanner(System.in);
             while(scan.hasNext()){
                 String str = scan.next();
                 outputStream.write(str.getBytes());
                 outputStream.flush();
             }
         }catch (Exception e){
             e.printStackTrace();
         }
     }
 }

分析

想要搞明白JAVA和LINUX之间的关系，首先你得明白我们的java代码编译成class文件后是运行在JVM上，这个CLASS字节码文件只有我们JVM认识，你扔给操作系统，操作系统铁定不懂。

JVM也是一个软件，它是由C++和C编写的，我们姑且认为它是C编写的，相信大家都看过JAVA源码，太多方法都是调用了native方法，比如我们的bind()方法

其次，JAVA的很多功能都是通过调用操作系统函数来实现的，比如显示文字

JAVA比如建立Socket是通过告诉虚拟机这个指令，然后虚拟机调用操作系统的Socket()函数来实现的

查看一下LINUX的SOCKET函数

简单说一下，第一个参数是域类型，看到IPV4选它就完事了，第二个参数是协议，我们用SOCK_STRAM表示TCP协议，第三个取0，0会把前两个参数对应起来，写0就完事了

return value是返回一个文件描述符，这个很难明白，你可以把它理解为我们JAVA里面的对象，JAVA当中有句话叫一切皆对象，而在LINUX中相应的我们叫做一切皆文件

只要我们拿到这个文件描述符，就能操作相应的Socket，牛逼吧= =

好的，下面讲一下验证思路

我们写一个JAVA方法，这个方法也调用NATVIE方法，而这个方法就不是JVM提供的C了，而是我们自己写的一个C文件，用这个C文件的函数调用操作系统内核函数来建立Socket连接，这里的StartServer()

方法就相当于我们之前的ServerSocket socket = new ServerSocket();如果能调用成功，是不是说明JAVA就是通过调用LINUX函数实现的呢？

正篇开始

先放代码

在我们JAVA中有socket.bind()，在C语言中怎么写呢？也是一样的，调用bind()函数即可，我们也来瞧瞧

第一个字段就是把我们刚刚的文件描述符传过来，第二个就比较复杂了我的哥，在C语言中我们的参数非常复杂，传入参数，传出参数和传入传出参数

啥意思？其实很简单，传入参数就是传进来修改不会影响外面，类似局部变量，。。。传入传出就是指针啥的嘛，我们这里就是结构体指针，但是如果加了一个const就不一样

const 意思是我们不能修改它即只能传入，不能传出

这个sockaddr 结构体里面有两个参数，一个是IP，一个是端口号PORT，就是IP+端口，最后是你结构体的长度

看正篇最开始的代码，为什么我这里写的是sockaddr_in呢？参数不是sockaddr嘛？你可以把这个理解为JAVA当中的类型，人家要一个INT结果你传一个字符串

这个其实是在UNIX开发之初，我们的IP协议还没有很稳定的时候是用sockaddr来描述的，但是随着计算机的发展，IP协议越来越复杂，所以它开发了另一个函数叫Sockaddr_in来表示我们的IP和端口号，所以这个方法已经过时了，但是为什么没改掉呢？这个很简单啊，和JAVA一样它在很多地方都有使用，你不能随便改，就像JAVA一样我们都是声明接口，传入实现类等等保障系统的可扩展性。那怎么办？其实很简单，我们传一个参数进来然后把它强转成这个类型不就好了

这个htons是啥？这个叫本地转换成网络字节数，短整型，说白了，你这个8080人家LINUX不认识，你需要通过转换。比如你传一个192.168.。。。人家LINUX不认识，它需要把它转换成123456的整形才认识，这就是提供转换的函数

INADDR_ANY是啥，你也可以换成localhost,这里表示当前本机任何一个可用的IP地址

这个listen是监听你当前Socket当中在同一时刻能够接受的连接数，它默认值是128，无所谓，他不是关键

这是啥？传出来的是C语言类型的数据，不是我们能看懂的IP等，我们需要转换一下，就转到这个数组中

这个就是读数据啊，读到这个字符串数据里，以及它的长度

关键

这里涉及JNI调用，不懂得自己去看吧。关于什么是JNI我就不解释了

首先来段简单代码，这个conn()会调用到我们自己写得C方法，注意你的包名设置，等会编译的时候需要你到你LINUX目录的上一级目录编译 com.类名

把这个JAVA文件拷贝到LINUX系统里

然后编译这个java文件成.h文件，这里注意你的JDK环境设置，我一开始用的是OPEN JDK是没有JAVAC命令的

关键来了，我们查看我们编译好的.h文件

然后这个.h文件可以在我们写的函数里导入进来那我们那个方法怎么命名，参考.h文件，这个.h中生成了一个conn()方法的C语言调用连接

这个JNIEXPORT。。。就是我们得调用函数名称，替换C文件得方法名即可

你可以把这个方法看成conn()方法在LINUX下的名称，等会调用conn()方法等于调用这个方法

注意一下，你必须指定你的classpath路径，否则我们得java System.loadLibray是找不到得，很简单得道理，你写JAVA得时候你在当前目录下得文件，你要JAVA怎么运行呢？

还有就是必须导入/include和/include/linux下的两个头文件，参考我上面的命令

哈哈哈，可以看到我们运行JAVA已经调用到LINUX下得内核函数了，下面来测试一哈

牛逼吹完了，看看效果

这个nc是用来模拟连接得，可以直接通信了，哈哈哈

证明成功！

总结：好累啊，再也不想这么认真写实验了= =。写了一个下午，我要去划水