深入理解Java Socket通信的分析

本篇文章主要介绍了深入理解Java Socket，Java中的网络通信是通过Socket实现的，Socket分为ServerSocket和Socket两大类，有兴趣的可以了解一下

简述

Java中Socket分为普通Socket和NioSocket两种，这里介绍Socket。

我们可以把Socket比作两个城市间的交通工具，有了它可以在两城之间来回穿梭，交通工具有很多种，每种交通工具也有相应的交通规则。Socket也一样，也有多种。大多情况下使用的是TCP/IP的流套接字，它是一种稳定的通信协议。（TCP/IP与UDP的对比）

Java中的网络通信是通过Socket实现的，Socket分为ServerSocket和Socket两大类，ServerSocket用于服务端，通过accept方法监听请求，监听到请求后返回Socket，Socket用于具体完成数据传输，客户端直接使用Socket发起请求并传输数据。

ServerSocket的使用可以分为三步：

1.创建ServerSocket。ServerSocket的构造方法一共有5个，通常用的是ServerSocket（int port），只需要端口号（port）即可。

2.调用创建出来的ServerSocket的accept方法进行监听。accept方法时阻塞方法，也就是说调用accept方法后程序会停下来等待连接请求，在接收到请求之前程序将不会往下走。当接收到请求后accept方法会返回一个Socket。

3.使用accept方法返回的Socket与客户端进行通信。

栗子

Client：

package IO;

import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.Date;

/**
 * Created by zhengbin06 on 2017/2/2.
 */
public class Client {
  public static void main(String[] args) {
    String msg = "Client Data";
    try {
      Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9090);

      // 先写、再读
      PrintWriter printWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
      // 发送数据
      printWriter.println(msg);
      printWriter.flush();
      // 获得服务端返回的数据
      BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
      String line = bufferedReader.readLine();
      System.out.println("received from server: " + line + "\ttime=" + new Date().getTime());
      // 关闭资源
      printWriter.close();
      bufferedReader.close();
      socket.close();
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

Server：

package IO;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Date;

/**
 * Created by zhengbin06 on 2017/2/2.
 */
public class Server {
  private static Socket socket = null;
  private static ServerSocket serverSocket = null;
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    BufferedReader bufferedReader = null;
    PrintWriter printWriter = null;
    try {
      // 创建一个ServerSocket监听9090端口
      serverSocket = new ServerSocket(9090);
      while (true) {
        System.out.println("开始等待请求。。。。");
        // 等待请求
        // 监听并接受到此套接字的连接。此方法在连接传入之前一直阻塞。
        socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("接收到请求:" + socket.toString() + "\ttime=" + new Date().getTime());
        // 接收到请求后使用socket进行通信, 创建BufferedReader用于读取数据
        bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        String line = bufferedReader.readLine();
        System.out.println("received from client: " + line + "\ttime=" + new Date().getTime());
  
        // 创建PrintWriter, 用于发送数据
        printWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
        printWriter.println("received data: " + line + "\ttime=" + new Date().getTime());
        printWriter.flush();
      }
    } finally {
      // 关闭所有资源
      bufferedReader.close();
      printWriter.close();
      socket.close();
      serverSocket.close();
    }
  }
}

细节

监听请求：

当一个新的Socket请求来到时，将为这个连接创建一个新的套接字数据结构，该套接字数据的信息包含的地址和端口正式请求源地址和端口。这个新创建的数据结构将会关联到ServerSocket实例的一个未完成的连接数据结构列表中。注意，这时服务端的与之对应的Socket实例并没有完成创建，而要等到与客户端的3次握手完成后，这个服务端的Socket实例才会返回，并将这个Socket实例对应的数据结构从未完成列表中移动已完成列表中。

数据传输：

当连接已经建立成功时，服务端和客户端都会拥有一个Socket实例，每个Socket实例都有一个InputStream和OutputStream，并通过这两个对象来交换数据。

要知道网络I/O都是以字节流传输的，当创建Socket对象时，操作系统将会为InputStream和OutputStream分别分配一定大小的缓存区，数据的写入和读取都是通过这个缓存区完成的。

写入端将数据写到OutputStream对应的SendQ队列中，当队列填满时，数据将被转移到另一端InputStream的RecvQ队列中，如果这时RecvQ已经满了，那么OutputStream的write方法将会阻塞，直到RecvQ队列有足够的空间容纳SendQ发送的数据。过程如下图所示：

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