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Java网络编程从入门到精通(13):使用Socket类接收和发送数据

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上一篇:Java网络编程从入门到精通(12):使用isReachable方法探测主机是否可以连通

    网络应用分为客户端和服务端两部分,而Socket类是负责处理客户端通信的Java类。通过这个类可以连接到指定IP或域名的服务器上,并且可以和服务器互相发送和接受数据。在本文及后面的数篇文章中将详细讨论Socket类的使用,内容包括Socket类基础、各式各样的连接方式、getset方法、连接过程中的超时以及关闭网络连接等。

在本文中,我们将讨论使用Socket类的基本步骤和方法。一般网络客户端程序在连接服务程序时要进行以下三步操作。

1.         连接服务器

2.         发送和接收数据

3.         关闭网络连接

一、连接服务器

在客户端可以通过两种方式来连接服务器,一种是通过IP的方式来连接服务器,而另外一种是通过域名方式来连接服务器。

其实这两种方式从本质上来看是一种方式。在底层客户端都是通过IP来连接服务器的,但这两种方式有一定的差异,如果通过IP方式来连接服务端程序,客户端只简单地根据IP进行连接,如果通过域名来连接服务器,客户端必须通过DNS将域名解析成IP,然后再根据这个IP来进行连接。

在很多程序设计语言或开发工具中(如C/C++Delphi)使用域名方式连接服务器时必须自己先将域名解析成IP,然后再通过IP进行连接,而在Java中已经将域名解析功能包含在了Socket类中,因此,我们只需象使用IP一样使用域名即可。

通过Socket类连接服务器程序最常用的方法就是通过Socket类的构造函数将IP或域名以及端口号作为参数传入Socket类中。Socket类的构造函数有很多重载形式,在这一节只讨论其中最常用的一种形式:public Socket(String host, int port)。从这个构造函数的定义来看,只需要将IP或域名以及端口号直接传入构造函数即可。下面的代码是一个连接服务端程序的例子程序:

package mysocket;

import java.net.*;

public class MyConnection
{
    
public static void main(String[] args)
    {
        
try
        {
            
if (args.length > 0)
            {
                Socket socket 
= new Socket(args[0], 80);
                System.out.println(args[
0+ "已连接成功!");
            }
            
else
                System.out.println(
"请指定IP或域名!");
        }
        
catch (Exception e)
        {
            System.err.println(
"错误信息:" + e.getMessage());
        }
    }
}

在上面的中,通过命令行参数将IP或域名传入程序,然后通过Socket socket = new Socket(args[0], 80)连接通过命令行参数所指定的IP或域名的80端口。由于Socket类的构造函数在定义时使用了throws,因此,在调用Socket类的构造函数时,必须使用try…catch语句来捕捉错误,或者对main函数使用throws语句来抛出错误。

测试正确的IP

java mysocket.MyConnection 127.0.0.1

输出结果:127.0.0.1已经连接成功!

测试错误的IP

java mysocket.MyConnection 10.10.10.10

输出结果:错误信息:Connection timed out: connect

注:10.10.10.10是一个并不存在的IP,如果这个IP在你的网络中存在,请使用其它的不存在的IP

测试正确的域名

java mysocket.MyConnection www.ptpress.com.cn

输出结果:www.ptpress.com.cn已经连接成功!

测试错误的域名

java mysocket.MyConnection www.ptpress1.com.cn

输出结果:错误信息:www.ptpress1.com.cn

使用Socket类连接服务器可以判断一台主机有哪些端口被打开。下面的代码是一个扫描本机有哪些端口被打开的程序。

package mysocket;

import java.net.*;

public class MyConnection1 extends Thread
{
    
private int minPort, maxPort;

    
public MyConnection1(int minPort, int maxPort)
    {
        
this.minPort = minPort;
        
this.maxPort = maxPort;
    }

    
public void run()
    {
        
for (int i = minPort; i <= maxPort; i++)
        {
            
try
            {
                Socket socket 
= new Socket("127.0.0.1", i);
                System.out.println(String.valueOf(i) 
+ ":ok");
                socket.close();
            }
            
catch (Exception e)
            {
            }
        }
    }
    
public static void main(String[] args)
    {
        
int minPort = Integer.parseInt(args[0]), maxPort = Integer
                .parseInt(args[
1]);
        
int threadCount = Integer.parseInt(args[2]);
        
int portIncrement = ((maxPort - minPort + 1/ threadCount)
                
+ (((maxPort - minPort + 1% threadCount) == 0 ? 0 : 1);
       
MyConnection1[] instances = new MyConnection1[threadCount];
        
for (int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            instances[i] 
= new MyConnection1(minPort + portIncrement * i, minPort
                    
+ portIncrement - 1 + portIncrement * i);
            instances[i].start();
        }
    }
}

上面代码通过一个指定的端口范围(如11000),并且利用多线程将这个端口范围分成不同的段进行扫描,这样可以大大提高扫描的效率。

可通过如下命令行去运行例程4-2

java mysocket.MyConnection1 1000 3000 20

二、发送和接收数据

Socket类中最重要的两个方法就是getInputStreamgetOutputStream。这两个方法分别用来得到用于读取和写入数据的InputStreamOutputStream对象。在这里的InputStream读取的是服务器程序向客户端发送过来的数据,而OutputStream是客户端要向服务端程序发送的数据。

在编写实际的网络客户端程序时,是使用getInputStream,还是使用getOutputStream,以及先使用谁后使用谁由具体的应用决定。如通过连接邮电出版社网站(www.ptpress.com.cn)80端口(一般为HTTP协议所使用的默认端口),并且发送一个字符串,最后再读取从www.ptpress.com.cn返回的信息。

package mysocket;

import java.net.*;
import java.io.*;

public class MyConnection2
{
    
public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Socket socket 
= new Socket("www.ptpress.com.cn"80);
        
// 向服务端程序发送数据
        OutputStream ops  = socket.getOutputStream();        
        OutputStreamWriter opsw 
= new OutputStreamWriter(ops);
        BufferedWriter bw 
= new BufferedWriter(opsw);
        
        bw.write(
"hello world\r\n\r\n");
        bw.flush();
        
        
// 从服务端程序接收数据
        InputStream ips = socket.getInputStream();
        InputStreamReader ipsr 
= new InputStreamReader(ips);
        BufferedReader br 
= new BufferedReader(ipsr);
        String s 
= "";        
        
while((s = br.readLine()) != null)
            System.out.println(s);        
        socket.close();
    }
}

在编写上面代码时要注意如下两点:

1. 为了提高数据传输的效率,Socket类并没有在每次调用write方法后都进行数据传输,而是将这些要传输的数据写到一个缓冲区里(默认是8192个字节),然后通过flush方法将这个缓冲区里的数据一起发送出去,因此,bw.flush();是必须的。

2. 在发送字符串时之所以在Hello World后加上 “\r\n\r\n”,这是因为HTTP协议头是以“\r\n\r\n”作为结束标志(HTTP协议的详细内容将在以后讲解),因此,通过在发送字符串后加入“\r\n\r\n”,可以使服务端程序认为HTTP头已经结束,可以处理了。如果不加“\r\n\r\n”,那么服务端程序将一直等待HTTP头的结束,也就是“\r\n\r\n”。如果是这样,服务端程序就不会向客户端发送响应信息,而br.readLine()将因无法读以响应信息面被阻塞,直到连接超时。

三、关闭网络连接

到现在为止,我们对Socket类的基本使用方法已经有了初步的了解,但在Socket类处理完数据后,最合理的收尾方法是使用Socket类的close方法关闭网络连接。虽然在中已经使用了close方法,但使网络连接关闭的方法不仅仅只有close方法,下面就让我们看看Java在什么情况下可以使网络连接关闭。

可以引起网络连接关闭的情况有以下4种:

1.  直接调用Socket类的close方法。

2.  只要Socket类的InputStreamOutputStream有一个关闭,网络连接自动关闭(必须通过调用InputStreamOutputStreamclose方法关闭流,才能使网络可爱接自动关闭)。

3.  在程序退出时网络连接自动关闭。

4.  将Socket对象设为null或未关闭最使用new Socket(…)建立新对象后,由JVM的垃圾回收器回收为Socket对象分配的内存空间后自动关闭网络连接。   

虽然这4种方法都可以达到同样的目的,但一个健壮的网络程序最好使用第1种或第2种方法关闭网络连接。这是因为第3种和第4种方法一般并不会马上关闭网络连接,如果是这样的话,对于某些应用程序,将会遗留大量无用的网络连接,这些网络连接会占用大量的系统资源。

Socket对象被关闭后,我们可以通过isClosed方法来判断某个Socket对象是否处于关闭状态。然而使用isClosed方法所返回的只是Socket对象的当前状态,也就是说,不管Socket对象是否曾经连接成功过,只要处于关闭状态,isClosed就返回true。如果只是建立一个未连接的Socket对象,isClose则会返回false。如下面的代码将输出false

Socket socket = new Socket();
System.out.println(socket.isClosed());

除了isClose方法,Socket类还有一个isConnected方法来判断Socket对象是否连接成功。看到这个名字,也许读者会产生误解。其实isConnected方法所判断的并不是Socket对象的当前连接状态,而是Socket对象是否曾经连接成功过,如果成功连接过,即使现在isClose返回trueisConnected仍然返回true。因此,要判断当前的Socket对象是否处于连接状态,必须同时使用isCloseisConnected方法,即只有当isClose返回falseisConnected返回true的时候Socket对象才处于连接状态。下面的代码演示了上述Socket对象的各种状态的产生过程。

package mysocket;

import java.net.*;

public class MyCloseConnection
{
    
public static void printState(Socket socket, String name)
    {
        System.out.println(name 
+ ".isClosed():" + socket.isClosed());
        System.out.println(name 
+ ".isConnected():" + socket.isConnected());
        
if (socket.isClosed() == false && socket.isConnected() == true)
            System.out.println(name 
+ "处于连接状态!");
        
else
            System.out.println(name 
+ "处于非连接状态!");
        System.out.println();
    }

    
public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Socket socket1 
= null, socket2 = null;

        socket1 
= new Socket("www.ptpress.com.cn"80);
        printState(socket1, 
"socket1");

        socket1.getOutputStream().close();
        printState(socket1, 
"socket1");

        socket2 
= new Socket();
        printState(socket2, 
"socket2");

        socket2.close();
        printState(socket2, 
"socket2");
    }
}

运行上面的代码后,将有如下的输出结果:

    socket1.isClosed():false

socket1.isConnected():true

socket1处于连接状态!

socket1.isClosed():true

socket1.isConnected():true

socket1处于非连接状态!

socket2.isClosed():false

socket2.isConnected():false

socket2处于非连接状态!

socket2.isClosed():true

socket2.isConnected():false

socket2处于非连接状态!

从输出结果可以看出,在socket1OutputStream关闭后,socket1也自动关闭了。而在上面的代码我们可以看出,对于一个并未连接到服务端的Socket对象socket2,它的isClosed方法为false,而要想让socket2isClosed方法返回true,必须使用socket2.close显示地调用close方法。

虽然在大多数的时候可以直接使用Socket类或输入输出流的close方法关闭网络连接,但有时我们只希望关闭OutputStreamInputStream,而在关闭输入输出流的同时,并不关闭网络连接。这就需要用到Socket类的另外两个方法:shutdownInputshutdownOutput,这两个方法只关闭相应的输入、输出流,而它们并没有同时关闭网络连接的功能。和isClosedisConnected方法一样,Socket类也提供了两个方法来判断Socket对象的输入、输出流是否被关闭,这两个方法是isInputShutdown()isOutputShutdown()。下面的代码演示了只关闭输入、输出流的过程:

package mysocket;

import java.net.*;

public class MyCloseConnection1
{
    
public static void printState(Socket socket)
    {
        System.out.println(
"isInputShutdown:" + socket.isInputShutdown());
        System.out.println(
"isOutputShutdown:" + socket.isOutputShutdown());
        System.out.println(
"isClosed:" + socket.isClosed());
        System.out.println();
    }

    
public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Socket socket 
= new Socket("www.ptpress.com.cn"80);
        printState(socket);

        socket.shutdownInput();
        printState(socket);

        socket.shutdownOutput();
        printState(socket);
    }
}

在运行上面的代将得到如下的输出结果

    isInputShutdown:false

isOutputShutdown:false

isClosed:false

isInputShutdown:true

isOutputShutdown:false

isClosed:false

isInputShutdown:true

isOutputShutdown:true

isClosed:false

从输出结果可以看出,isClosed方法一直返回false,因此,可以肯定,shutdownInputshutdownOutput并不影响Socket对象的状态。

下一篇:
Java网络编程从入门到精通(14):多种多样的建立网络连接的方式





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posted on 2009-05-14 10:21 银河使者 阅读(8996) 评论(3)  编辑  收藏 所属分类: java 原创网络编程

评论

# re: Java网络编程从入门到精通(13):使用Socket类接收和发送数据  回复  更多评论   

不错。。。
2009-05-14 14:29 | .........

# re: Java网络编程从入门到精通(13):使用Socket类接收和发送数据  回复  更多评论   

如果只是建立一个未连接的Socket对象,isClose也同样返回true。如下面的代码将输出false。

Socket socket = new Socket();
System.out.println(socket.isClosed());



这里前后矛盾了。isClose也同样返回true,这个说法是错的吧,应该是返回false
2009-05-25 10:06 | MC

# re: Java网络编程从入门到精通(13):使用Socket类接收和发送数据  回复  更多评论   

@MC
对,这个写错了,已经改过来了。感谢MC的提醒。哈哈
2009-05-25 11:07 | 银河使者

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