java socket 封装了传输层的实现细节,开发人员可以基于 socket 实现应用层。本文介绍了 java socket 简单用法。

1. 传输层协议

传输层包含了两种协议,分别是 tcp (transmission control protocol,传输控制协议) 和 udp (user datagram protocol,用户数据报协议)。

tcp 是一种面向连接,可靠的流协议。通信双方在“发送-接收”数据之前需要先建立 tcp 连接,然后通过互相发送二进制数据流来进行通信。所谓连接,指的是各种设备、线路,或网络中进行通信的应用程序为了相互传递消息而建立的专有、虚拟的通信线路。连接一旦建立,进行通信的应用程序只使用该虚拟的通信线路发送和接收数据。tcp 还需要处理端到端之间的流量控制。

udp 是一种无连接的,不可靠的数据报协议。发送方不需要与接收方建立连接,通信双方通过发送一个个独立的数据报来进行通讯。

tcp 通过序列号、确认应答、数据校验等机制确保了传输的可靠性,适用于需要可靠数据传输的场景,应用层协议 http,ftp 基于 tcp。udp 没有复杂的控制机制,不纠错,不重发,不保证数据的准确性,不确保数据到达目的地;不过 udp 传送等量数据花费更小的流量,适用于对时延要求高但对准确性要求不高的场景,如视频、音频通讯。

java 中有 3 种套接字类,java.net.socket 和 java.net.serversocket 基于 tcp,java.net.datagramsocket 基于 udp。

2. tcp 示例

tcp 是面向连接的,所以在进行通讯之前发送端(客户端)需要先连接到接收端(服务端)。客户端通过 new socket(“localhost”, 9090) 来创建一个连接到服务端的套接字,这个套接字连接到主机 localhost 的 9090 端口。

serversocket 实现服务端套接字,通过 new serversocket(9090) 来创建一个监听端口为 9090 实例;serversocket.accept() 方法会阻塞等待客户端的连接,一旦有连接过来,会返回一个服务端的 socket 实例。连接建立完成,客户端 socket 实例和服务端 socket 实例就可以面向输入输出流发送数据了。

2.1 示例效果

客户端程序接收控制台输入的内容,客户端控制台每输入一行,就往服务端发送,服务端接收到消息之后,将消息打印到控制台。

客户端输入 “bye” 时,客户端断开与服务端的连接,客户端程序退出,服务端程序继续等待连接。

客户端控制台输入输出:

服务端控制台输出:

2.2 服务端程序代码

3. udp 示例

udp 不需要连接,客户端与服务端通过发送数据报来完成通信。java 中使用 java.net.datagramsocket 来表示 udp 客户端或服务端的套接字,使用 java.net.datagrampacket 来表示 udp 的数据报。客户端和服务端可以直接向对方发送数据报,不需要进行连接。

下面代码基于 udp 实现了与上面程序同样的功能。不过消息可能会出错,某些消息可能也不能到达服务端。

3.1 服务端程序代码

3.2 客户端程序代码

需要注意的是,udp 是面向无连接的,但 datagramsocket 的 api 中提供了带有 connect 字样的方法,这里的 connect 并非 tcp 中连接的意思。而是指定了当前的 udp 套接字只能够向指定的主机和端口发送数据报。

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