26
2017
09

3.3 基于 Socket 协议的网络通信详解

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TCP/IP 通信协议是一种可靠的网络协议,它在通信的两端各建立一个 socket,从而在通信的两端之间形成网络虚拟链路。一旦建立了虚拟的网络链路,两端的程序就可以通过虚拟链路进行通信了,Java 对于 tcp 协议的网络通信提供了良好的封装,Java 使用了 Socket 的对象来代表两端的通信接口,并通过 Socket 产生IO流来进行网络通信。

本节例程下载地址:WillFlowSocketCS

一、TCP 协议简介

IP 协议是 Internet 上使用的一个关键协议,通过使用这样的协议,可以使互联网成为一个允许连接不同类型的计算机和不同操作系统的网络。

我们都知道,要是两台计算机彼此之间进行通信,那么两台计算机之间就必须使用同一种语言,IP协议只保证计算机能发送和接收分组数据,他负责将消息从一个主机传到另一个主机,消息在传送过程中将被分隔成一个个小包,也就是我们常说的数据包。

尽管计算机通过安装IP软件保证了计算机之间可以发送和接收数据,但IP协议还不能解决数据分组在传输过程中可能出现的问题,若要解决可能出现的问题,连接上互联网的计算机,还需要安装TCP协议来提供可靠且无差错的通信服务。

TCP协议被称为一种端对端协议,这是因为两台计算机之间的连接起了重要作用:当一台计算机需要与另一台计算机连接时,该协议会让它们建立一个连接,这个链接实际上就是用于发送和接收数据的虚拟链路。

TCP协议负责收集这些信息包,并将其按照适当的次序放好传送,在接收端收到后再将其正确的还原。TCP协议保证了数据包在传输过程中的准确无误,因为TCP协议使用了重发机制:当一个通信实体发送一个数据信息到另一个通信实体之后,需要收到另一个通信实体的确认信息,如果没有收到另一个通信实体的确认信息,则会再次发送刚才发送的消息。

通过这种重发机制,TCP协议向应用程序提供了可靠的通信连接,它能够自动适应网上的各种变化,即使在互联网暂时出现阻塞的情况,TCP也能够保证通信的可靠。

综上所述,虽然IP和TCP两个协议的功能不尽相同,也可以分开单独使用,但是它们是在同一时期作为一个协议来设计的,并且在功能上也是互补的。只有两者结合,才能保证互联网在复杂的环境下正常运行。凡是要连接到互联网的计算机,都必须同时安装和使用这两个协议,因此在实际中常把这两个协议统称为TCP/IP协议。

二、使用 Socket 进行通信

1、什么是Socket?

Socket就是网络套接字,它是用来描述ip地址和端口的一种通信链的句柄。应用程序可以通过 Socket 向网络发送请求或者应答网络请求。Socket是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元,它是对网络通信过程中端点的抽象表示。

它包含了进行网络通信所必需的五种信息:
  • 连接所使用的协议
  • 本地主机的IP地址
  • 本地远程的协议端口
  • 远程主机的IP地址
  • 远程进程的协议端口
下图表示 Socket 通信模型

Socket通信实现步骤:
  • 创建ServerSocket和Socket
  • 打开连接到的Socket的输入/输出流
  • 按照协议对Socket进行读/写操作
  • 关闭输入输出流,以及Socket

2、Socket 服务端的编写

首先我们要明确服务端要做的事:

1:创建ServerSocket对象,绑定监听的端口
2:调用accept()方法监听客户端的请求
3:连接建立后,通过输入流读取客户端发送的请求信息
4:通过输出流向客户端发送响应信息
5:关闭相关资源

然后我们创建 SocketServer 类,代码如下:
/** * Created by : WGH. */
public class SocketServer {
    private static final String TAG = SocketServer.class.getSimpleName();

    public static void startServer() {
        // 创建一个服务器端Socket,即ServerSocket,指定绑定的端口,并监听此端口
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        try {
            serverSocket = new ServerSocket(6666);
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();
            String hostAddress = inetAddress.getHostAddress();
            // 调用accept()等待客户端连接
            Log.i(TAG, "服务端已就绪,等待客户端接入! 服务端IP : " + hostAddress);
            socket = serverSocket.accept();
            // 连接后获取输入流,读取客户端信息
            InputStream inputStream = null;
            InputStreamReader inputStreamReader = null;
            BufferedReader bufferedReader = null;
            inputStream = socket.getInputStream();     // 获取输入流
            inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream, "UTF-8");
            bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);
            String info = null;
            while ((info = bufferedReader.readLine()) != null) { // 循环读取客户端的信息
                Log.i(TAG, "客户端发送过来的信息" + info);
            }
            socket.shutdownInput(); // 关闭输入流
            socket.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

我们首先创建一个服务器端 Socket,即 ServerSocket,然后指定绑定的端口并监听此端口,接着调用 accept() 方法等待客户端连接,连接成功后获取输入流、读取客户端信息,最后关闭输入流。

3、Socket 客户端的编写

首先我们要明确客户端要做的事:

1:创建Socket对象,指明需要链接的服务器的地址和端号
2:链接建立后,通过输出流向服务器发送请求信息
3:通过输出流获取服务器响应的信息
4:关闭相关资源

然后我们编写 MainActivity 代码如下:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                SocketServer.startServer();
            }
        }).start();

    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    acceptServer();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }

    private void acceptServer() throws IOException {
        // 创建客户端Socket,指定服务器地址和端口
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 6666);
        // 获取输出流,向服务器端发送信息
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); // 字节输出流
        PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); // 将输出流包装为打印流
        // 获取客户端的IP地址
        InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
        String ip = address.getHostAddress();
        printWriter.write("客户端 : " + ip + ", 接入服务器。");
        printWriter.flush();
        socket.shutdownOutput(); // 关闭输出流
        socket.close();
    }
}

我们首先在 onCreate 中开启服务,然后在 onResume 中调用 acceptServer() 方法连接服务端 socket。注意,这里面我们调用 Thread.sleep(1000); 进行睡眠1秒钟,因为我们这里采用的是异步的方式,所以以此确保服务端开启成功后客户端再去连接。

最后在清单文件中配置下列权限:
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
编译运行查看Log输出:

可以看到,我们的服务端可以正常开启服务,并在最后成功接收了客户端的连接请求。

点此进入:GitHub开源项目“爱阅”,下面是“爱阅”的效果图:


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