Java基于TCP协议的Socket通信

tcp（transmission control protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由ietf的rfc 793定义。 在简化的计算机网络osi模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（udp，下一篇博客会实现）是同一层内 另一个重要的传输协议。 在因特网协议族（internet protocol suite）中，tcp层是位于ip层之上，应用层之下的中间层。 不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是ip层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。

应用层向tcp层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后tcp把数据流分区成适当长度的报文段（通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元（ mtu）的限制）。 之后tcp把结果包传给ip层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的tcp层。 tcp为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。 然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ack）；如果发送端实体在合理的往返时延（rtt）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。 tcp用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。

所谓socket 通常也称作”套接字“，用于描述ip地址和端口，是一个通信链的句柄。 应用程序通常通过”套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。

以j2sdk-1.3为例，socket和serversocket类库位于java.net包中。 serversocket用于服务器端，socket是建立网络连接时使用的。 在连接成功时，应用程序两端都会产生一个socket实例，操作这个实例，完成所需的会话。 对于一个网络连接来说，套接字是平等的，并没有差别，不因为在服务器端或在客户端而产生不同级别。 不管是socket还是serversocket它们的工作都是通过socketimpl类及其子类完成的。

java.net.socket继承于java.lang.object，有八个构造器，其方法并不多，下面介绍使用最频繁的三个方法，其它方法大家可以见jdk-1.3文档。

注意：其中getinputstream和getoutputstream方法均会产生一个ioexception，它必须被捕获，因为它们返回的流对象，通常都会被另一个流对象使用。

既然不管是socket还是serversocket它们的工作都是通过socketimpl类及其子类完成的，那么当然要介绍啦。

抽象类 socketimpl 是实际实现套接字的所有类的通用超类。 创建客户端和服务器套接字都可以使用它。

具体jdk见：

由于它是超类具体代码实现还是见下面的socket

具体api见：

构造方法：

除了第一个不带参数的构造方法以外, 其他构造方法都会使服务器与特定端口绑定, 该端口有参数 port 指定. 例如, 以下代码创建了一个与 80 端口绑定的服务器:

如果运行时无法绑定到 80 端口, 以上代码会抛出 ioexception, 更确切地说, 是抛出 bindexception, 它是 ioexception 的子类. bindexception 一般是由以下原因造成的:

如果把参数 port 设为 0, 表示由操作系统来为服务器分配一个任意可用的端口. 有操作系统分配的端口也称为匿名端口. 对于多数服务器, 会使用明确的端口, 而不会使用匿名端口, 因为客户程序需要事先知道服务器的端口, 才能方便地访问服务器.

就意味着在远程 www.javathinker.org 主机的 80 端口上, 监听到了一个客户的连接请求. 管理客户连接请求的任务是由操作系统来完成的. 操作系统把这些连接请求存储在一个先进先出的队列中. 许多操作系统限定了队列的最大长度, 一般为 50 . 当队列中的连接请求达到了队列的最大容量时, 服务器进程所在的主机会拒绝新的连接请求. 只有当服务器进程通过 serversocket 的 accept() 方法从队列中取出连接请求, 使队列腾出空位时, 队列才能继续加入新的连接请求.

对于客户进程, 如果它发出的连接请求被加入到服务器的请求连接队列中, 就意味着客户与服务器的连接建立成功, 客户进程从 socket 构造方法中正常返回. 如果客户进程发出的连接请求被服务器拒绝, socket 构造方法就会抛出 connectionexception.

tips: 创建绑定端口的服务器进程后, 当客户进程的 socket构造方法返回成功, 表示客户进程的连接请求被加入到服务器进程的请求连接队列中. 虽然客户端成功返回 socket对象, 但是还没跟服务器进程形成一条通信线路. 必须在服务器进程通过 serversocket 的 accept() 方法从请求连接队列中取出连接请求, 并返回一个socket 对象后, 服务器进程这个socket 对象才与客户端的 socket 对象形成一条通信线路.

serversocket 构造方法的 backlog 参数用来显式设置连接请求队列的长度, 它将覆盖操作系统限定的队列的最大长度. 值得注意的是, 在以下几种情况中, 仍然会采用操作系统限定的队列的最大长度:

以下的 client.java 和 server.java 用来演示服务器的连接请求队列的特性.

client.java

server.java

⑴ 在server 中只创建一个 serversocket 对象, 在构造方法中指定监听的端口为1122 和 连接请求队列的长度为 3 . 构造 server 对象后, server 程序睡眠 10 分钟, 并且在 server 中不执行 serversocket.accept() 方法. 这意味着队列中的连接请求永远不会被取出. 运行server 程序和 client 程序后, client程序的打印结果如下: 第 1 次连接成功 第 2 次连接成功 第 3 次连接成功 exception in thread “main” java.net.connectexception: connection refused: connect ……………. 从以上打印的结果可以看出, client 与 server 在成功地建立了3 个连接后, 就无法再创建其余的连接了, 因为服务器的队已经满了. ⑵ 在server中构造一个跟 ⑴ 相同的 serversocket对象, server程序不睡眠, 在一个 while 循环中不断执行 serversocket.accept()方法, 该方法从队列中取出连接请求, 使得队列能及时腾出空位, 以容纳新的连接请求. client 程序的打印结果如下: 第 1 次连接成功 第 2 次连接成功 第 3 次连接成功 ……….. 第 100 次连接成功 从以上打印结果可以看出, 此时 client 能顺利与 server 建立 100 次连接.(每次while的循环要够快才行, 如果太慢, 从队列取连接请求的速度比放连接请求的速度慢的话, 不一定都能成功连接)

如果主机只有一个ip 地址, 那么默认情况下, 服务器程序就与该ip 地址绑定. serversocket 的第 4 个构造方法 serversocket(int port, int backlog, inetaddress bingaddr) 有一个 bindaddr 参数, 它显式指定服务器要绑定的ip 地址, 该构造方法适用于具有多个ip 地址的主机. 假定一个主机有两个网卡, 一个网卡用于连接到 internet, ip为 222.67.5.94, 还有一个网卡用于连接到本地局域网, ip 地址为 192.168.3.4. 如果服务器仅仅被本地局域网中的客户访问, 那么可以按如下方式创建 serversocket:

serversocket 有一个不带参数的默认构造方法. 通过该方法创建的 serversocket 不与任何端口绑定, 接下来还需要通过 bind() 方法与特定端口绑定.

这个默认构造方法的用途是, 允许服务器在绑定到特定端口之前, 先设置serversocket 的一些选项. 因为一旦服务器与特定端口绑定, 有些选项就不能再改变了.比如：so_reuseaddr 选项

如果把以上程序代码改为:

那么 serversocket.setreuseaddress(true) 方法就不起任何作用了, 因为 so_reuseaddr 选项必须在服务器绑定端口之前设置才有效.

客户端：

服务器：

服务器处理类：

以上所述是给大家介绍的java基于tcp协议的socket通信，希望对大家有所帮助。 在此也非常感谢大家对网站的支持！

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