基于TCP协议的Socket编程

一、基于TCP协议的网络编程

1、TCP/IP是一种可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket，从而在通信的两端之间形成网络虚拟链路；

　　一旦建立了虚拟的网络链路，两端的程序就可以通过虚拟链路来进行通信；

2、Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。

Java对基于TCP/IP协议的网络通信提供了良好的封装；

Java使用Socket对象来代表两端（服务器程序和客户端程序）的通信端口；并通过Socket产生的IO流来进行通信。

其中 ServerSocket 类表示 Socket 服务器端，Socket 类表示 Socket 客户端。这两个类中的方法都比较相同。

简单来说，Java的网络编程是使用Socket对象进行的I/O编程。

1、ServerSocket 类

用来实现服务器套接字。服务器套接字等待请求通过网络传入。它基于该请求执行某些操作，然后可能向请求者返回结果。

服务器套接字一次可以与一个套接字连接，如果多台客户端同时提出连接请求，请求连接的客户端会被存入一个队列中，然后从中取出一个套接字与服务器新建的套接字连接起来。

若请求连接大于最大容纳数，则多出的连接请求被拒绝；默认的队列大小是 50。

1. ServerSocket 的构造方法

2. ServerSocket 的常用方法

调用 accept() 方法会返回一个和客户端 Socket 对象相连接的 Socket 对象。

• 服务器端的 Socket使用 getOutputStream() 方法获得的输出流，将指向客户端 Socket 使用 getInputStream() 方法获得那个输入流。
• 同样，服务器端的 Socket使用的 getInputStream() 方法获得的输入流，将指向客户端 Socket 使用的 getOutputStream() 方法获得的那个输出流。
• 也就是说，当服务器向输出流写入信息时，客户端通过相应的输入流就能读取，反之同样如此。

2、Socket 类

用来实现客户端套接字。用于呼叫远端机器上的一个端口，主动向服务器端发送数据（当连接建立后也能接收数据）。

1. Socket 的构造方法

2. Socket 的常用方法

SO_TIMEOUT选项

该选项表示accept()方法等待客户端连接的时间，以毫秒为单位。

当accept()方法在超时时间内没有获得连接，就会抛出SocketTImeoutException。

选项必须在进入阻塞操作前被启用才能生效。超时值必须是 > 0 的数。超时值为 0 被解释为无穷大超时值。 

SO_REUSEADDR选项

关闭 TCP 连接时，该连接可能在关闭后的一段时间内保持超时状态。

此时，是否允许新的ServerSocket绑定到与旧的ServerSocket 同样的端口上，在某些操作系统上允许重用端口，有些则不允许。很多服务器程序都是用固定的端口，当程序关闭后，端口可能还被占用一段时间，如果此时立刻重启服务器，服务器就会无法绑定端口，抛出BindException异常。为了确保不发生这种异常，就可以调用ServerSocket的setReuseAddress(boolean on)方法：

if(!serverSocket.getResuseAddress()) 

serverSocket.setReuseAddress(boolean on);

该方法必须在绑定端口前设置。

SO_RCVBUF选项

用于设置内部套接字接收缓冲区的大小和设置公布到远程同位体的 TCP 接收窗口的大小。 

该方法必须在绑定端口前设置。
 

基于TCP的套接字编程实现流程

服务器端流程：

1. 创建服务器套接字（ServerSocket）
2. 将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind）
3. 将套接字设定为监听模式，准备接受客户端请求（listen）
4. 阻塞等待客户端请求到来。当请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此客户端连接的套接字socketClient（accept）
5. 用返回的套接字socketClient和客户端进行通信（IO流操作）
6. 返回，等待另一个客户端请求（accept）
7. 关闭套接字（close）

客户端流程：

1. 创建客户端套接字（Socket）
2. 向服务器发出连接请求（connect）
3. 和服务器进行通信（IO流操作）
4. 关闭套接字（close）

/**
 * 服务器端
 */
public class Server {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建一个ServerSocket，用于监听客户端的连接请求
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();
        serverSocket.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000));

        // 使用循环不断地接受来自客户端的连接
        while (true) {
            Socket socket= serverSocket.accept();

            // IO流交互通信
            PrintStream printStream = new PrintStream(socket.getOutputStream(), true, "UTF-8");
            printStream.println("服务器说:" + socket.getInetAddress() + "，来了老弟");

            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream(), "UTF-8"));
            System.out.println("来自客户端的信息：" + in.readLine());

            // 关闭
            printStream.close();
            in.close();
            socket.close();
        }
        
    }
}

/**
 * 客户端的代码
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建一个Socket，向服务器发出连接请求
        Socket socket = new Socket();
        socket.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000));

        // IO流交互通信
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream(), "UTF-8"));
        System.out.println("来自服务器的信息：" + reader.readLine());

        PrintStream ps = new PrintStream(socket.getOutputStream(), true, "UTF-8");
        ps.println("客户端向你问好");

        // 关闭
        reader.close();
        socket.close();
    }
}

—— Stay Hungry. Stay Foolish. 求知若饥，虚心若愚。