6.2. Socket编程

1. 什么是Socket？

Socket（套接字）是计算机网络中实现应用程序之间数据通信的一种方式。它为应用程序提供了发送和接收数据的接口。在Java中，java.net包提供了Socket类和相关的类，用于实现网络编程。

2. 使用Socket建立TCP连接

在Java中，我们使用java.net.Socket类和java.net.ServerSocket类来实现基于TCP的客户端和服务器之间的通信。以下是一个简单的步骤：

• 服务器端：
  1. 创建一个ServerSocket对象，指定监听的端口号。
  2. 调用accept方法等待客户端连接。
  3. 获取客户端的Socket对象，进行通信。
  4. 关闭资源。
• 客户端：
  1. 创建一个Socket对象，指定服务器的地址和端口号。
  2. 通过Socket对象的输入/输出流与服务器通信。
  3. 关闭资源。

3. Socket编程实例

下面是一个简单的客户端和服务器之间通信的示例。这个示例中，客户端向服务器发送一个字符串，服务器将字符串转换为大写并返回给客户端。

服务器端代码：

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) {
        int port = 8080;

        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port)) {
            System.out.println("服务器启动，等待客户端连接...");

            while (true) {
                Socket socket = serverSocket.accept();
                new Thread(new ClientHandler(socket)).start();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class ClientHandler implements Runnable {
    private Socket socket;

    public ClientHandler(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        try (BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
             PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true)) {

            String inputLine;
            while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
                System.out.println("客户端发送消息: " + inputLine);
                out.println(inputLine.toUpperCase());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端代码：

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

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) {
        String host = "localhost";
        int port = 8080;

        try (Socket socket = new Socket(host, port);
             BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
             PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
             BufferedReader stdIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {

            String userInput;
            while ((userInput = stdIn.readLine()) != null) {
                out.println(userInput);
                System.out.println("服务器响应: " + in.readLine());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4. 使用DatagramSocket进行UDP编程

与基于TCP的Socket编程不同，UDP编程使用java.net.DatagramSocket类和java.net.DatagramPacket类来实现数据报文的发送和接收。

以下是一个简单的UDP编程示例，客户端向服务器发送一个字符串，服务器将字符串转换为大写并返回给客户端。

服务器端代码：

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) {
        int port = 8080;

        try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(port)) {
            byte[] buf = new byte[256];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);

            System.out.println("服务器启动，等待客户端发送数据...");

            while (true) {
                socket.receive(packet);
                String received = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
                System.out.println("客户端发送消息: " + received);

                String response = received.toUpperCase();
                byte[] responseBytes = response.getBytes();
                InetAddress address = packet.getAddress();
                int clientPort = packet.getPort();
                DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(responseBytes, responseBytes.length, address, clientPort);
                socket.send(responsePacket);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UDPClient {
    public static void main(String[] args) {
        String host = "localhost";
        int port = 8080;

        try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
             BufferedReader stdIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {

            InetAddress address = InetAddress.getByName(host);

            String userInput;
            while ((userInput = stdIn.readLine()) != null) {
                byte[] buf = userInput.getBytes();
                DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(buf, buf.length, address, port);
                socket.send(requestPacket);

                byte[] responseBuf = new byte[256];
                DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(responseBuf, responseBuf.length);
                socket.receive(responsePacket);

                String response = new String(responseBuf, 0, responsePacket.getLength());
                System.out.println("服务器响应: " + response);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

通过上述示例，我们完成了一个基于TCP和UDP的客户端和服务器之间的简单通信。希望这些示例可以帮助您更好地理解Java Socket编程。请注意，这些示例仅用于教学目的，在实际应用中，您可能需要考虑诸如异常处理、超时控制、多线程和资源管理等其他因素。