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基于Socket（套接字）的低层次Java网络编程Socket通讯网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换，这个双向链路的一端称为一个Socket。Socket通常用来实现客户方和服务方的连接。Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面，一个Socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定。在传统的UNIX环境下可以操作TCP/IP协议的接口不止Socket一个，Socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种，因此两者之间是没有必然联系的。在Java环境下，Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。说Socket编程是低层次网络编程并不等于它功能不强大，恰恰相反，正因为层次低，Socket编程比基于URL的网络编程提供了更强大的功能和更灵活的控制，但是却要更复杂一些。由于Java本身的特殊性，Socket编程在Java中可能已经是层次最低的网络编程接口，在Java中要直接操作协议中更低的层次，需要使用Java的本地方法调用（JNI），在这里就不予讨论了。前面已经提到Socket通常用来实现C/S结构。Socket通讯的一般过程使用Socket进行Client/Server程序设计的一般连接过程是这样的：Server端Listen(监听)某个端口是否有连接请求，Client端向Server端发出Connect(连接)请求，Server端向Client端发回Accept（接受）消息。一个连接就建立起来了。Server端和Client端都可以通过Send，Write等方法与对方通信。对于一个功能齐全的Socket，都要包含以下基本结构，其工作过程包含以下四个基本的步骤：（1） 创建Socket；（2） 打开连接到Socket的输入/出流；（3） 按照一定的协议对Socket进行读/写操作；（4） 关闭Socket.第三步是程序员用来调用Socket和实现程序功能的关键步骤，其他三步在各种程序中基本相同。以上4个步骤是针对TCP传输而言的，使用UDP进行传输时略有不同创建Socketjava在包中提供了两个类Socket和ServerSocket，分别用来表示双向连接的客户端和服务端。这是两个封装得非常好的类，使用很方便。其构造方法如下：Socket(InetAddress address, int port);Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);Socket(String host, int prot);Socket(String host, int prot, boolean stream);Socket(SocketImpl impl)Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort)ServerSocket(int port);ServerSocket(int port, int backlog);ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)其中address、host和port分别是双向连接中另一方的IP地址、主机名和端口号，stream指明socket是流socket还是数据报socket，localPort表示本地主机的端口号，localAddr和bindAddr是本地机器的地址（ServerSocket的主机地址），impl是socket的父类，既可以用来创建serverSocket又可以用来创建Socket。count则表示服务端所能支持的最大连接数。例如：Socket client = new Socket(127.0.01., 80);ServerSocket server = new ServerSocket(80);注意，在选择端口时，必须小心。每一个端口提供一种特定的服务，只有给出正确的端口，才能获得相应的服务。01023的端口号为系统所保留，例如http服务的端口号为80,telnet服务的端口号为21,ftp服务的端口号为23, 所以我们在选择端口号时，最好选择一个大于1023的数以防止发生冲突。在创建socket时如果发生错误，将产生IOException，在程序中必须对之作出处理。所以在创建Socket或ServerSocket是必须捕获或抛出例外。客户端的Socket下面是一个典型的创建客户端Socket的过程。trySocket socket=new Socket(,4700); /是TCP/IP协议中默认的本机地址catch(IOException e)System.out.println(Error:+e);这是最简单的在客户端创建一个Socket的一个小程序段，也是使用Socket进行网络通讯的第一步，程序相当简单，在这里不作过多解释了。在后面的程序中会用到该小程序段。服务器端的ServerSocket下面是一个典型的创建Server端ServerSocket的过程。ServerSocket server=null;try server=new ServerSocket(4700); /创建一个ServerSocket在端口4700监听客户请求catch(IOException e)System.out.println(can not listen to :+e);Socket socket=null;try socket=server.accept(); /accept()是一个阻塞的方法，一旦有客户请求，它就会返回一个Socket对象用于同客户进行交互catch(IOException e)System.out.println(Error:+e);以上的程序是Server的典型工作模式，只不过在这里Server只能接收一个请求，接受完后Server就退出了。实际的应用中总是让它不停的循环接收，一旦有客户请求，Server总是会创建一个服务线程来服务新来的客户，而自己继续监听。程序中accept()是一个阻塞函数，所谓阻塞性方法就是说该方法被调用后，将等待客户的请求，直到有一个客户启动并请求连接到相同的端口，然后accept()返回一个对应于客户的socket。这时，客户方和服务方都建立了用于通信的socket，接下来就是由各个socket分别打开各自的输入/输出流。打开输入/出流类Socket提供了方法getInputStream ()和getOutStream()来得到对应的输入/输出流以进行读/写操作，这两个方法分别返回InputStream和OutputSteam类对象。为了便于读/写数据，我们可以在返回的输入/输出流对象上建立过滤流，如DataInputStream、DataOutputStream或PrintStream类对象，对于文本方式流对象，可以采用InputStreamReader和OutputStreamWriter、PrintWirter等处理。例如：PrintStream os=new PrintStream(new BufferedOutputStreem(socket.getOutputStream();DataInputStream is=new DataInputStream(socket.getInputStream();PrintWriter out=new PrintWriter(socket.getOutStream(),true);BufferedReader in=new ButfferedReader(new InputSteramReader(Socket.getInputStream();输入输出流是网络编程的实质性部分，具体如何构造所需要的过滤流，要根据需要而定，能否运用自如主要看你对Java中输入输出部分掌握如何。关闭Socket每一个Socket存在时，都将占用一定的资源，在Socket对象使用完毕时，要其关闭。关闭Socket可以调用Socket的Close（）方法。在关闭Socket之前，应将与Socket相关的所有的输入/输出流全部关闭，以释放所有的资源。而且要注意关闭的顺序，与Socket相关的所有的输入/输出该首先关闭，然后再关闭Socket。os.close();is.close();socket.close();尽管Java有自动回收机制，网络资源最终是会被释放的。但是为了有效的利用资源，建议你按照合理的顺序主动释放资源。简单的Client/Server程序设计下面我们给出一个用Socket实现的客户和服务器交互的典型的C/S结构的演示程序，读者通过仔细阅读该程序，会对前面所讨论的各个概念有更深刻的认识。程序的意义请参考注释。1. 客户端程序import java.io.*;import .*;public class TalkClient public static void main(String args) trySocket socket=new Socket(,4700); /向本机的4700端口发出客户请求BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);/由系统标准输入设备构造BufferedReader对象PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream();/由Socket对象得到输出流，并构造PrintWriter对象BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream();/由Socket对象得到输入流，并构造相应的BufferedReader对象String readline;readline=sin.readLine(); /从系统标准输入读入一字符串while(!readline.equals(bye) /若从标准输入读入的字符串为 bye则停止循环os.println(readline); /将从系统标准输入读入的字符串输出到Serveros.flush(); /刷新输出流，使Server马上收到该字符串System.out.println(Client:+readline); /在系统标准输出上打印读入的字符串System.out.println(Server:+is.readLine(); /从Server读入一字符串，并打印到标准输出上readline=sin.readLine(); /从系统标准输入读入一字符串 /继续循环os.close(); /关闭Socket输出流is.close(); /关闭Socket输入流socket.close(); /关闭Socketcatch(Exception e) System.out.println(Error+e); /出错，则打印出错信息2. 服务器端程序import java.io.*;import .*;import java.applet.Applet;public class TalkServerpublic static void main(String args) tryServerSocket server=null;try server=new ServerSocket(4700); /创建一个ServerSocket在端口4700监听客户请求catch(Exception e) System.out.println(can not listen to:+e); /出错，打印出错信息Socket socket=null;trysocket=server.accept(); /使用accept()阻塞等待客户请求，有客户/请求到来则产生一个Socket对象，并继续执行catch(Exception e) System.out.println(Error.+e); /出错，打印出错信息String line;BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream();/由Socket对象得到输入流，并构造相应的BufferedReader对象PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream();/由Socket对象得到输出流，并构造PrintWriter对象BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);/由系统标准输入设备构造BufferedReader对象System.out.println(Client:+is.readLine(); /在标准输出上打印从客户端读入的字符串line=sin.readLine(); /从标准输入读入一字符串while(!line.equals(bye) /如果该字符串为 bye，则停止循环os.println(line); /向客户端输出该字符串os.flush(); /刷新输出流，使Client马上收到该字符串System.out.println(Server:+line); /在系统标准输出上打印读入的字符串System.out.println(Client:+is.readLine();/从Client读入一字符串，并打印到标准输出上line=sin.readLine(); /从系统标准输入读入一字符串 /继续循环os.close(); /关闭Socket输出流is.close(); /关闭Socket输入流socket.close(); /关闭Socketserver.close(); /关闭ServerSocketcatch(Exception e)System.out.println(Error:+e); /出错，打印出错信息从上面的两个程序中我们可以看到，socket四个步骤的使用过程。读者可以分别将Socket使用的四个步骤的对应程序段选择出来，这样便于读者对socket的使用有进一步的了解。你可以在单机上试验该程序，最好是能在真正的网络环境下试验该程序，这样更容易分辨输出的内容和客户机，服务器的对应关系。同时也可以修改该程序，提供更为强大的功能，或更加满足你的意图。2. 服务器端程序import java.io.*;import .*;import java.applet.Applet;public class TalkServerpublic static void main(String args) tryServerSocket server=null;try server=new ServerSocket(4700); /创建一个ServerSocket在端口4700监听客户请求catch(Exception e) System.out.println(can not listen to:+e); /出错，打印出错信息Socket socket=null;trysocket=server.accept(); /使用accept()阻塞等待客户请求，有客户/请求到来则产生一个Socket对象，并继续执行catch(Exception e) System.out.println(Error.+e); /出错，打印出错信息String line;BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream();/由Socket对象得到输入流，并构造相应的BufferedReader对象PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream();/由Socket对象得到输出流，并构造PrintWriter对象BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);/由系统标准输入设备构造BufferedReader对象System.out.println(Client:+is.readLine(); /在标准输出上打印从客户端读入的字符串line=sin.readLine(); /从标准输入读入一字符串while(!line.equals(bye) /如果该字符串为 bye，则停止循环os.println(line); /向客户端输出该字符串os.flush(); /刷新输出流，使Client马上收到该字符串System.out.println(Server:+line); /在系统标准输出上打印读入的字符串System.out.println(Client:+is.readLine();/从Client读入一字符串，并打印到标准输出上line=sin.readLine(); /从系统标准输入读入一字符串 /继续循环os.close(); /关闭Socket输出流is.close(); /关闭Socket输入流socket.close(); /关闭Socketserver.close(); /关闭ServerSocketcatch(Exception e)System.out.println(Error:+e); /出错，打印出错信息从上面的两个程序中我们可以看到，socket四个步骤的使用过程。你可以分别将Socket使用的四个步骤的对应程序段选择出来，这样便于你对socket的使用有进一步的了解。支持多客户的client/server程序设计前面提供的Client/Server程序只能实现Server和一个客户的对话。在实际应用中，往往是在服务器上运行一个永久的程序，它可以接收来自其他多个客户端的请求，提供相应的服务。为了实现在服务器方给多个客户提供服务的功能，需要对上面的程序进行改造，利用多线程实现多客户机制。服务器总是在指定的端口上监听是否有客户请求，一旦监听到客户请求，服务器就会启动一个专门的服务线程来响应该客户的请求，而服务器本身在启动完线程之后马上又进入监听状态，等待下一个客户的到来。客户端的程序和上面程序是完全一样的，读者如果仔细阅读过上面的程序，可以跳过不读，把主要精力集中在Server端的程序上。1. 客户端程序：MultiTalkClient.javaimport java.io.*;import .*;public class MultiTalkClient public static void main(String args) trySocket socket=new Socket(,4700); /向本机的4700端口发出客户请求BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);/由系统标准输入设备构造BufferedReader对象PrintWriter os=new PrintWriter(socket.getOutputStream();/由Socket对象得到输出流，并构造PrintWriter对象BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream();/由Socket对象得到输入流，并构造相应的BufferedReader对象String readline;readline=sin.readLine(); /从系统标准输入读入一字符串while(!readline.equals(bye) /若从标准输入读入的字符串为 bye则停止循环os.println(readline); /将从系统标准输入读入的字符串输出到Serveros.flush(); /刷新输出流，使Server马上收到该字符串System.out.println(Client:+readline); /在系统标准输出上打印读入的字符串System.out.println(Server:+is.readLine(); /从Server读入一字符串，并打印到标准输出上readline=sin.readLine(); /从系统标准输入读入一字符串 /继续循环os.close(); /关闭Socket输出流is.close(); /关闭Socket输入流socket.close(); /关闭Socketcatch(Exception e) System.out.println(Error+e); /出错，则打印出错信息2. 服务器端程序: MultiTalkServer.javaimport java.io.*;import .*;import ServerThread;public class MultiTalkServerstatic int clientnum=0; /静态成员变量，记录当前客户的个数public static void main(String args) throws IOException ServerSocket serverSocket=null;boolean listening=true;tryserverSocket=new ServerSocket(4700); /创建一个ServerSocket在端口4700监听客户请求catch(IOException e) System.out.println(Could not listen on port:4700.); /出错，打印出错信息System.exit(-1); /退出while(listening) /永远循环监听new ServerThread(serverSocket.accept(),clientnum).start();/监听到客户请求，根据得到的Socket对象和客户计数创建服务线程，并启动之clientnum+; /增加客户计数serverSocket.close(); /关闭ServerSocket3. 程序ServerThread.javaimport java.io.*;import .*;public class ServerThread extends ThreadSocket socket=null; /保存与本线程相关的Socket对象int clientnum; /保存本进程的客户计数public ServerThread(Socket socket,int num) /构造函数this.socket=socket; /初始化socket变量clientnum=num+1; /初始化clientnum变量public void run() /线程主体tryString line;BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream();/由Socket对象得到输入流，并构造相应的BufferedReader对象PrintWriter os=newPrintWriter(socket.getOutputStream();/由Socket对象得到输出流，并构造PrintWriter对象BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);/由系统标准输入设备构造BufferedReader对象System.out.println(Client:+ clientnum +is.readLine();/在标准输出上打印从客户端读入的字符串line=sin.readLine(); /从标准输入读入一字符串while(!line.equals(bye) /如果该字符串为 bye，则停止循环os.println(line); /向客户端输出该字符串os.flush(); /刷新输出流，使Client马上收到该字符串System.out.println(Server:+line); /在系统标准输出上打印该字符串System.out.println(Client:+ clientnum +is.readLine();/从Client读入一字符串，并打印到标准输出上line=sin.readLine(); /从系统标准输入读入一字符串 /继续循环os.close(); /关闭Socket输出流is.close(); /关闭Socket输入流socket.close(); /关闭Socketserver.close(); /关闭ServerSocketcatch(Exception e)System.out.println(Error:+e); /出错，打印出错信息这个程序向读者展示了网络应用中最为典型的C/S结构，我们可以用下面的图来描述这样一种模型：通过以上的学习，你应该对Java的面向流的网络编程有了一个比较全面的认识，这些都是基于TCP的应用，后面我们将介绍基于UDP的Socket编程。据报Datagram通讯前面在介绍TCP/IP协议的时候，我们已经提到，在TCP/IP协议的传输层除了TCP协议之外还有一个UDP协议，相比而言UDP的应用不如TCP广泛，几个标准的应用层协议HTTP，FTP，SMTP使用的都是TCP协议。但是，随着计算机网络的发展，UDP协议正越来越来显示出其威力，尤其是在需要很强的实时交互性的场合，如网络游戏，视频会议等，UDP更是显示出极强的威力，下面我们就介绍一下Java环境下如何实现UDP网络传输。什么是Datagram所谓数据报（Datagram）就跟日常生活中的邮件系统一样，是不能保证可靠的寄到的，而面向链接的TCP就好比电话，双方能肯定对方接受到了信息。在本章前面，我们已经对UDP和TCP进行了比较，在这里再稍作小节：TCP，可靠，传输大小无限制，但是需要连接建立时间，差错控制开销大。UDP，不可靠，差错控制开销较小，传输大小限制在64K以下，不需要建立连接。总之，这两种协议各有特点，应用的场合也不同，是完全互补的两个协议，在TCP/IP协议中占有同样重要的地位，要学好网络编程，两者缺一不可。Datagram通讯的表示方法：DatagramSocket；DatagramPacket包中提供了两个类DatagramSocket和DatagramPacket用来支持数据报通信，DatagramSocket用于在程序之间建立传送数据报的通信连接， DatagramPacket则用来表示一个数据报。先来看一下DatagramSocket的构造方法：DatagramSocket（）；DatagramSocket（int prot）;DatagramSocket(int port, InetAddress laddr)其中，port指明socket所使用的端口号，如果未指明端口号，则把socket连接到本地主机上一个可用的端口。laddr指明一个可用的本地地址。给出端口号时要保证不发生端口冲突，否则会生成SocketException类例外。注意：上述的两个构造方法都声明抛弃非运行时例外SocketException，程序中必须进行处理，或者捕获、或者声明抛弃。用数据报方式编写client/server程序时，无论在客户方还是服务方，首先都要建立一个DatagramSocket对象，用来接收或发送数据报，然后使用DatagramPacket类对象作为传输数据的载体。下面看一下DatagramPacket的构造方法 ：DatagramPacket（byte buf,int length）；DatagramPacket(byte buf, int length, InetAddress addr, int port);DatagramPacket(byte buf, int offset, int length)；DatagramPacket(byte buf, int offset, int length, InetAddress address, int port)；其中，buf中存放数据报数据，length为数据报中数据的长度，addr和port旨明目的地址，offset指明了数据报的位移量。在接收数据前，应该采用上面的第一种方法生成一个DatagramPacket对象，给出接收数据的缓冲区及其长度。然后调用DatagramSocket 的方法receive()等待数据报的到来，receive()将一直等待，直到收到一个数据报为止。DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buf, 256);Socket.receive (packet);发送数据前，也要先生成一个新的DatagramPacket对象，这时要使用上面的第二种构造方法，在给出存放发送数据的缓冲区的同时，还要给出完整的目的地址，包括IP地址和端口号。发送数据是通过DatagramSocket的方法send()实现的，send()根据数据报的目的地址来寻径，以传递数据报。DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buf, length, address, port);Socket.send(packet)；在构造数据报时，要给出InetAddress类参数。类InetAddress在包中定义，用来表示一个Internet地址，我们可以通过它提供的类方法getByName（）从一个表示主机名的字符串获取该主机的IP地址，然后再获取相应的地址信息。基于UDP的简单的Client/Server程序设计有了上面的知识，我们就可以来构件一个基于UDP的C/S 网络传输模型1. 客户方程序 QuoteClient.javaimport java.io.*;import .*;import java.util.*;public class QuoteClient public static void main(String args) throws IOException if(args.length!=1) /如果启动的时候没有给出Server的名字，那么出错退出System.out.println(Usage:java QuoteClient ); /打印出错信息return; /返回DatagramSocket socket=new DatagramSocklet(); /创建数据报套接字Byte buf=new byte256; /创建缓冲区InetAddress address=InetAddress.getByName(args 0); /由命令行给出的第一个参数默认为Server的名字，通过它得到Server的IP信息DatagramPacket packet=new DatagramPacket (buf, buf.length, address, 4445);/创建DatagramPacket对象socket.send(packet); /发送packet=new DatagramPacket(buf,buf.length); /创建新的DatagramPacket对象，用来接收数据报socket.receive(packet); /接收String received=new String(packet.getData(); /根据接收到的字节数组生成相应的字符串System.out.println(Quote of the Moment:+received ); /打印生成的字符串socket.close(); /关闭套接口2. 服务器方程序:QuoteServer.javapublic class QuoteServerpublic static void main(String args) throws java.io.IOException new QuoteServerThread().start(); /启动一个QuoteServerThread线程3. 程序QuoteServerThread.javaimport java.io.*;import .*;import java.util.*;/服务器线程public class QuoteServerThread extends Threadprotected DatagramSocket socket=null; /记录和本对象相关联的DatagramSocket对象protected BufferedReader in=null; /用来读文件的一个Readerprotected boolean moreQuotes=true; /标志变量，是否继续操作public QuoteServerThread() throws IOException /无参数的构造函数this(QuoteServerThread); /以QuoteServerThread为默认值调用带参数的构造函数public QuoteServerThread(String name) throws IOException super(name); /调用父类的构造函数socket=new DatagramSocket(4445); /在端口4445创建数据报套接字tryin= new BufferedReader(new FileReader( one-liners.txt);/打开一个文件，构造相应的BufferReader对象catch(FileNotFoundException e) /异常处理System.err.println(Could not open quote file. 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