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[Java教程]Java Socket实现基于TCP和UDP多线程通信


一.通过Socket实现TCP编程

1.1 TCP编程

  TCP协议是面向连接,可靠的,有序的,以字节流的方式发送数据。基于TCP协议实现网络通信的类有客户端的Socket类和服务器端的ServerSocket类。

1.2 服务器端套路

  1.创建ServerSocket对象,绑定监听端口。

  2.通过accept()方法监听客户端请求。

  3.连接建立后,通过输入流读取客户端发送的请求信息。

  4.通过输出流向客户端发送响应信息。

  5.关闭响应的资源。

1.3 客户端套路

  1.创建Socket对象,指明需要连接的服务器的地址和端口号。

  2.连接建立后,通过输出流向服务器发送请求信息。

  3.通过输入流获取服务器响应的信息。

  4.关闭相应资源。

1.4 多线程实现服务器与多客户端之间通信步骤

  1.服务器端创建ServerSocket,循环调用accept()等待客户端连接。

  2. 客户端创建一个socket并请求和服务器端连接。

  3.服务器端接受客户端请求,创建socket与该客户建立专线连接。

  4.建立连接的两个socket在一个单独的线程上对话。

  5.服务器端继续等待新的连接。

1.5 创建处理线程类ServerThread

  这里选择实现runnable接口而不是继承Thread是因为一个类只能继承一个父类,当我需要继承其他类的时,父类就就不好处理了。

  

package com.tzzh;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStream;import java.io.PrintWriter;import java.net.Socket;public class ServerThread implements Runnable{  Socket socket = null;//和本线程相关的Socket      public ServerThread(Socket socket) {  this.socket = socket;}  @Override  public void run() {    InputStream is = null;    InputStreamReader isr = null;    BufferedReader br = null;    OutputStream os = null;    PrintWriter pw = null;    try {      //与客户端建立通信,获取输入流,读取取客户端提供的信息      is = socket.getInputStream();      isr = new InputStreamReader(is,"GBK");      br = new BufferedReader(isr);      String data = null;      while((data=br.readLine()) != null){//循环读取客户端的信息        System.out.println("我是服务器,客户端提交信息为:"+data);      }      socket.shutdownInput();//关闭输入流            //获取输出流,响应客户端的请求      os = socket.getOutputStream();      pw = new PrintWriter(os);      pw.write("服务器端响应成功!");      pw.flush();    } catch (IOException e) {      e.printStackTrace();    }finally {      //关闭资源即相关socket      try {        if(pw!=null)          pw.close();        if(os!=null)          os.close();        if(br!=null)          br.close();        if(isr!=null)          isr.close();        if(is!=null)          is.close();        if(socket!=null)          socket.close();      } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();      }          }      }}

 

1.6 创建服务器端类

  使用while以达到可以循环侦听不同客户端的连接请求。因为这是一个死循环,所以不用关闭也没有机会去关闭serverSocket。设置count值,用于记录服务器端被连接过的次数并显示客户端所在ip值。如果线程处理类是继承Thread类,那么创建新线程代码可以改为ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);serverThread.start();

package com.tzzh;import java.io.IOException;import java.net.InetAddress;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;public class Server {  public static void main(String[] args) {    try {      //创建一个服务器端的Socket,即ServerSocket,绑定需要监听的端口      ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);      Socket socket = null;      //记录连接过服务器的客户端数量      int count = 0;      System.out.println("***服务器即将启动,等待客户端的连接***");      while(true){//循环侦听新的客户端的连接        //调用accept()方法侦听,等待客户端的连接以获取Socket实例        socket = serverSocket.accept();        //创建新线程        Thread thread = new Thread(new ServerThread(socket));        thread.start();        count++;        System.out.println("服务器端被连接过的次数:"+count);        InetAddress address = socket.getInetAddress();        System.out.println("当前客户端的IP为:"+address.getHostAddress());      }            //serverSocket.close();一直循环监听,不用关闭连接    } catch (IOException e) {      e.printStackTrace();    }  }}

 1.7 创建客户端类

  在后面的关闭资源中,我把输入输出相关的流关闭注释了,是因为对于同一个Socket,关闭socket的时候也会把输入输出流关闭,直接关闭socket就行,当然保留也是可以的。

package com.tzzh;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStream;import java.io.PrintWriter;import java.net.Socket;import java.net.UnknownHostException;public class Client {  public static void main(String[] args) {    try {      //创建客户端Socket,指定服务器地址和端口      Socket socket = new Socket("localhost", 8888);      //建立连接后,获取输出流,向服务器端发送信息      OutputStream os = socket.getOutputStream();      //输出流包装为打印流      PrintWriter pw = new PrintWriter(os);      //向服务器端发送信息      pw.write("用户名:zzh;密码:123");//写入内存缓冲区      pw.flush();//刷新缓存,向服务器端输出信息      socket.shutdownOutput();//关闭输出流            //获取输入流,接收服务器端响应信息      InputStream is = socket.getInputStream();      BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "GBK"));      String data = null;      while((data=br.readLine())!= null){        System.out.println("我是客户端,服务器端提交信息为:"+data);      }            //关闭其他资源//      br.close();//      is.close();//      pw.close();//      os.close();      socket.close();        } catch (UnknownHostException e) {      e.printStackTrace();    } catch (IOException e) {      e.printStackTrace();    }  }}

 

1.8 先运行服务器端,在运行客户端

 

此时在看服务器控制台:服务器端一直在循环侦听客户端的连接

 

 1.9 进行第二个客户端的连接

  修改相应信息将用户名zzh改为admin。运行客户端,打开服务端控制台

  

输出客户端的ip都为127.0.0.1,是因为服务器和客户端都是本机,在真实的环境中会显示客户端的ip地址信息。

 

二. 通过Socket实现UDP编程

2.1 UDP编程

  UDP协议又叫用户数据报协议,是无连接,不可靠的,无序的。特点是传输速度相对要快,UDP协议以数据报作为数据传输的载体。当进行数据传输时,首先需要将要传输的数据定义成数据报(Datagram),在数据报中指明数据所要达到的Socket(主机地址和端口号),然后再将数据报发送出去。相关操作类有:DatagramPacket数据报包,DatagramSocket进行端到端通信的类。

2.2 服务器端实现套路

  1.创建DatagramSocket,指定端口号。2.创建DatagramPacket。3.接收客户端发送的数据信息。4.读取数据。

2.3 客户端实现套路

  1.定义发送信息,比如发送地址,端口号和内容。2. 创建DatagramPacket,包含将要发送的信息。3.创建DatagramSocket。4.发送数据。

2.4 多线程实现服务器与多客户端之间通信步骤

  1.服务器端创建DatagramSocket的实例socket,循环调用receive()方法,此方法在接收到数据报之前会一直阻塞。

  2.客户端创建DatagramSocket,将含有地址,端口号和内容的数据报包发送出去。

  3. 服务器端收到数据报包packet,通过DatagramSocket和packet与客户端建立一个线程

  4. 服务器端继续等待新的数据报包。

  5. 发送方的DatagramPacket构造方法传递四个参数包含数据内容,数据大小,地址和端口号。接收方的DatagramPacket构造方法有两个参数接收数据和数据大小。

2.5 创建服务器线程处理类UDPThread

  注意,DatagramSocket的实例socket不能关闭,会出现SocketException。读取数据用到的new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()),参数表示数据报中的字节数组,位置和长度。

package com.uzzh;import java.io.IOException;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;import java.net.InetAddress;public class UDPThread implements Runnable{    DatagramSocket socket = null;  DatagramPacket packet = null;    public UDPThread(DatagramSocket socket,DatagramPacket packet) {    this.socket = socket;    this.packet = packet;  }  @Override  public void run() {    String info = null;    InetAddress address = null;    int port = 8800;    byte[] data2 = null;    DatagramPacket packet2 = null;    try {      info = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());      System.out.println("我是服务器,客户端说:"+info);            address = packet.getAddress();      port = packet.getPort();      data2 = "我在响应你!".getBytes();      packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length, address, port);      socket.send(packet2);    } catch (IOException e) {      e.printStackTrace();    }    //socket.close();不能关闭       }}

 

2.6 创建服务器端类

  

package com.uzzh;import java.io.IOException;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;import java.net.InetAddress;public class UDPServer {  public static void main(String[] args) throws IOException {    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);    DatagramPacket packet = null;    byte[] data = null;    int count = 0;    System.out.println("***服务器端启动,等待发送数据***");    while(true){      data = new byte[1024];//创建字节数组,指定接收的数据包的大小      packet = new DatagramPacket(data, data.length);      socket.receive(packet);//此方法在接收到数据报之前会一直阻塞      Thread thread = new Thread(new UDPThread(socket, packet));      thread.start();      count++;      System.out.println("服务器端被连接过的次数:"+count);      InetAddress address = packet.getAddress();      System.out.println("当前客户端的IP为:"+address.getHostAddress());          }      }}

 

之前我将new DatagramSocket放入了while循环中,报了java.net.BindException: Address already in use: Cannot bind,才知道不能在while中连续创建新的DatagramSocket对象。

2.7 创建客户端类

package com.uzzh;import java.io.IOException;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;import java.net.InetAddress;public class UDPClient {  public static void main(String[] args) throws IOException {    //定义服务器的地址,端口号,数据    InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");    int port = 8800;    byte[] data = "用户名:admin;密码:123".getBytes();//将字符串转换为字节数组    //创建数据报    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);    //创建DatagramSocket,实现数据发送和接收    DatagramSocket socket = new DatagramSocket();    //向服务器端发送数据报    socket.send(packet);        //接收服务器响应数据    byte[] data2 = new byte[1024];    DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);    socket.receive(packet2);    String info = new String(data2, 0, packet2.getLength());    System.out.println("我是客户端,服务器说:"+info);    socket.close();  }}

 

2.8 先运行服务器端,在运行客户端

2.9 修改客户端信息,再次运行客户端

 

 服务器控制台:服务器端一直在循环等待接收客户端的数据。

 

三. 总结

  这两个例子只是简单的实现了基于TCP和UDP的socket编程,其中像多线程的优先级等都暂且没做考虑,不过依然要强调一下,服务器与多个客户端进行通信,因为是死循环,不设置多线程优先级,可能会导致运行时速度非常慢,优先级的范围1-10,默认为5,我们可以适当降低线程的优先级,比如thread.setPriority(4);

  对于同一个socket,如果关闭了输出流比如(pw.close()),则与该输出流关联的socket也会关闭,所以一般不需要关闭输出流,当关闭socket的时候,输出流也会关闭,直接关闭socket就行。

  在使用TCP通信传输信息时,更多是使用对象的形式来传输,可以使用ObjectOutputStream对象序列化流来传递对象,比如ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());User user = new User("admin","123"); os.writeObject(user);

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