网络程序设计 第二章 客户端Socket用法详解.

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1 网络程序设计 第二章 客户端Socket用法详解

2 概述 在客户/服务器通信模式中，客户端需要主动创建与服务器连接的Socket（套接字），服务器段收到客户端的连接请求，也会创建与客户连接的Socket。 Socket可以看作是通信连接两端的收发器，服务端和客户端都是通过Socket来收发数据。 注意：这里的Socket是指客户端应用编程的Socket类，而服务器端的是ServerSocket.

3 本章的内容 1、Socket类介绍，构造方法/成员方法 2、Socket对象选项设置，控制建立与服务器端的连接，以及收发数据的行为。
3、介绍一个SMTP客户程序，它利用Socket连接到SMTP邮件发送服务器，然后请求服务器发送一封邮件。

4 2.1 构造Socket Socket的构造方法： 1、Socket()
2、Socket(InetAddress address,int port) 3、Socket(InetAddress address,int port, InetAddress localAddr,int localport) 4、 Socket(String host,int port) 5、 Socket(String host,int port, InetAddress localAddr,int localport)

5 2.1 InetAddress 在这里InetAddress 表示服务器的IP地址。
InetAddress addr = InetAddress.getLocalHost(); //返回代表“ ”的IP地址 InetAddress addr = InetAddress.getByName(“ ”); //返回域名为 的IP地址： InetAddress addr = InetAddress.getByName(“

6 2.1 设置服务器地址 在这里除了第一个不带参数的构造方法，其他构造方法都需要在参数中设定服务器的IP地址或主机名，以及端口：第2和第4构造函数

7 2.1 设置客户端地址 在一个Socket对象中既包含远程服务器的IP地址和端口信息，也包含本机客户端的IP地址和端口信息。默认情况下，客户端IP地址来自于客户程序所在的主机，而其端口则由操作系统随机分配。 Socket类有两个构造方法允许显式设定客户端的IP地址或主机名和端口：3，5

8 2.1 使用无参构造函数 当客户端Socket构造方法请求与服务器连接时，可能需要等待一段时间，如果希望等待连接的时间，我们使用第一个无参数的构造函数，如下： Socket socket = new Socket(); SocketAddress remoteAddr = new InetSocketAddress(“localhost”,8000); Socket.connect(remoteAddr,60000); 其中connect(SocketAddress endpoint,int timeout)方法负责连接服务器。

9 2.1 客户连接服务器时可能抛出的异常 public void connect(String host,int port){
SocketAddress remoteAddr=new InetSocketAddress(host,port); Socket socket=null; String result=""; try { long begin=System.currentTimeMillis(); socket = new Socket(); socket.connect(remoteAddr,1000); //超时时间为1秒钟 long end=System.currentTimeMillis(); result=(end-begin)+"ms"; //计算连接所花的时间 }

10 2.1 客户连接服务器时可能抛出的异常 catch (BindException e) {
result="Local address and port can't be binded"; }catch (UnknownHostException e) { result="Unknown Host"; }catch (ConnectException e) {//如果ServerSocket对象设定连接请求队列长度 result="Connection Refused"; }catch (SocketTimeoutException e) { result="TimeOut"; }catch (IOException e) { result="failure"; } finally { try { if(socket!=null)socket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(remoteAddr+" : "+result); }

11 2.2获取Socket的信息 1、前面提到了，一个Socket对象同时包含了服务器端和客户端的IP地址和端口信息。
如何编程呢？

12 2.2获取Socket的信息 getInetAddress(); getPort(); getLocalAddress();
getLocalPort(); getInputStream();可以使用shutdownInput()关闭输入流 getOutputStream();可以使用shutdownOutput()关闭输出流

13 2.2HTTPClient展示输入输出流 public class HTTPClient {
String host="localhost"; int port=6888; Socket socket; public void createSocket()throws Exception{ socket=new Socket("localhost",6888); }

14 2.2HTTPClient展示输入输出流 public void communicate()throws Exception{
StringBuffer sb=new StringBuffer("GET "+"/crm/About.jsp"+" HTTP/1.1\r\n"); sb.append("Host: sb.append("Accept: */*\r\n"); sb.append("Accept-Language: zh-cn\r\n"); sb.append("Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n"); sb.append("User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.0)\r\n"); sb.append("Connection: Keep-Alive\r\n\r\n"); //发出HTTP请求 OutputStream socketOut=socket.getOutputStream(); socketOut.write(sb.toString().getBytes()); socket.shutdownOutput(); //关闭输出流

15 2.2HTTPClient展示输入输出流 //接收响应结果
InputStream socketIn=socket.getInputStream(); BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socketIn)); String Data ; while ((Data=br.readLine())!=null) System.out.println(Data); socket.close(); }

16 2.2HTTPClient展示输入输出流 getInetAddress(); getPort(); getLocalAddress();
getLocalPort(); getInputStream(); getOutputStream();

17 2.3关闭Socket 当客户端与服务端通信结束，应该及时关闭Socket，以释放Socket占用的包括端口在内的各种资源。
Socket的close()方法负责关闭Socket，当Socket对象被关闭，就不能对其输入输出流进行操作，否则会导致IOException 参考前面编程的方式关闭Socket

18 2.3测试Socket的连接状态 Socket类提供3个状态测试方法：
1、isClosed()：如果Socket已经连接到远程主机，但调用了close(),则返回true,否则为false. 2、isConnected():如果Socket曾经连接到远程主机，则返回true,否则false. 3、isBound()：如果Socket已经与一个本地端口绑定，则返回true,否则false. 4、如要判断一个Socket对象当前是否处于连接状态，可以如下： Boolean isConnected = socket.isConnected() && !socket.isClosed();

19 2.4半关闭Socket 进程A与进程B通过Socket通信，假定进程A输出数据，进程B读入数据，进程A如何告知进程B所有数据输出完毕了呢？
有以下四种方法：

20 2.4半关闭Socket 1、进程A与进程B交换的是字符流，并且都一行一行的读/写数据时，可以事先约定以一个特殊的标志为结束标志，如第一章例子。 2、进程A先发送消息告知进程B所发送的正文的长度，然后再发送正文，进程B只读进相应长度的字符或字节即可。 3、进程A发完所有数据后，关闭Socket。这时进程B读完这些数据后，再执行输入流的read()方法时，该方法返回-1。如果使用BufferdReader的readLine(),则返回null。如下：

21 2.4半关闭Socket ByteArrayOutputStream buffer=new ByteArrayOutputStream();
byte[] buff=new byte[1024]; int len=-1; while((len=socketIn.read(buff))!=-1){ buffer.write(buff,0,len); }

22 2.4半关闭Socket BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socketIn)); String Data ; while ((Data=br.readLine())!=null) System.out.println(Data);

23 2.4半关闭Socket 4、当调用Socket的close()方法关闭Socket时，它的输入输出流也都会被关闭。但有时可能仅希望关闭其中之一，可以采用Socket类提供的半关闭方法： shutdownInput():关闭输入流。 shutdownOutput():关闭输出流。 案例HTTPClient采用了半关闭方式

24 2.4半关闭Socket Socket类提供了输入输出流的状态测试方法： isInputShutDown()
isOutputShutDown() 测试：当客户与服务器通信时：如果有一方突然结束程序，或者关闭了Socket，或者单独关闭了输入流或输出流，对另一方会造成什么影响呢？请通过书中实验来理解。

25 2.5设置Socket选项 对Socket网络通信行为的控制可以通过通过以下选项进行设置： 1、TCP_NODELAY:表示立即发送数据。
2、SO_REUSEADDR:表示是否允许重用Socket所绑定的本地地址。 3、SO_TIMEOUT:表示接收数据时的等待超时时间 4、SO_LINGER:表示当执行Socket的close()方法时，是否立即关闭底层的Socket。 5、SO_SNDBUF:表示发送数据的缓冲区的大小

26 2.5设置Socket选项 对Socket网络通信行为的控制可以通过通过以下选项进行设置：
6、SO_RCVBUF:表示接收数据的缓冲区的大小。 7、SO_KEEPALIVE:表示对于长时间处于空闲状态的Socket，是否要自动把它关闭。 8、OOBINLINE:表示是否支持发送一个字节的TCP紧急数据。

27 2.5设置Socket选项 对Socket网络通信行为的控制可以通过以下选项进行设置： 1、TCP_NODELAY:表示立即发送数据。
设置方法：setTcpNoDelay(boolean on) 读取方法：boolean getTcpNoDelay() false适用情形：大批量数据发送，如文件数据 True适用情形：实时传输，如网络游戏

28 2.5设置Socket选项 2、SO_REUSEADDR:表示是否允许重用Socket所绑定的本地地址。
设置方法：setReuseAddress(boolean on) 读取方法：boolean getReuseAddress() 为了确保一个进程关闭Socket后，即使它还没有释放端口(需要确保接收完延迟数据，确保这些数据不被其他绑定到该端口的新进程接收到)，同一主机的其他进程还可以立即重用该端口，可以在Socket没有绑定本地端口调用之前调用setReuseAddress(true),然后才调用connect(remoteAddr)。

29 2.5设置Socket选项 3、SO_TIMEOUT:表示接收数据时的等待超时时间
设置方法：setSoTimeout(int milliseconds) 读取方法：int getSoTimeout() 在Socket接收数据前调用setSoTimeout(1000),用于设定接收数据的等待超时时间，单位为毫秒，其默认值为0，表示永不超时。 注意实验时，我们设置客户端的SO_TIMEOUT，而不是服务器端的(书中为服务器端)。

30 2.5设置Socket选项 4、SO_LINGER:表示当执行Socket的close()方法时，是否立即关闭底层的Socket。默认会延迟直到发送完所有剩余的数据，才会真正关闭Socket，断开连接。 设置方法：setSoLinger(boolean on,int seconds) 读取方法：int getSoLinger() 执行socket.setSoLinger(true,0):底层Socket立即关闭，剩余数据丢弃。 执行socket.setSoLinger(true,3600):底层Socket已经发送完剩余数据，或者阻塞超过3600秒，才关闭和丢弃剩余数据。

31 2.5设置Socket选项 6、SO_RCVBUF:表示接收数据的缓冲区的大小。
一般说来，传输大的连续的数据块（基于http/ftp协议通信）可以使用较大缓冲区，这样减少数据传输的次数，提高传输效率 而对于交互频繁且单次传输数据量比较小的通信方式（telnet/网络游戏），则应采取较小的缓冲区，确保小批量的数据能及时发送给对方。

32 2.5设置Socket选项 5、SO_SNDBUF:表示发送数据的缓冲区的大小
设置方法：setSendBufferSize(int size) 读取方法：int getSendBufferSize () Receive的设置： 设置方法：setReceiveBufferSize(int size) 读取方法：int getReceiveBufferSize () 类似SO_RCVBUF

33 2.5设置Socket选项 7、SO_KEEPALIVE:表示对于长时间处于空闲状态的Socket，是否要自动把它关闭。
当此项为True时，表示底层的TCP实现会监视该连接是否有效，当连接处于空闲状态超过了两小时，本地的tcp实现会发送一个数据包给远程的socket。如果远程socket没有发回响应，tcp实现就会持续尝试11分钟，直到收到响应为止。如果未收到响应，tcp实现就会自动关闭本地Socket，断开连接。 在不同网络平台，时限可能不同。 而当其为false时，表示Tcp实现不会监视连接是否有效，不活动的客户段可能会永久存在，而不会注意到服务器已经崩溃

34 2.5设置Socket选项 8、OOBINLINE:表示是否支持发送一个字节的TCP紧急数据。其默认值为false，这时接收方对紧急数据不做任何处理，直接丢弃。 该项为true时，表示支持发送一个字节的TCP紧急数据，socket.setOOBInline(true)。 Socket类的sendUrgentData(int data)方法用于发送一个字节的TCP紧急数据。

35 2.5设置Socket选项 9、服务类型选项：在internet上传输数据分为不同的服务类型，它们有不同的定价，类比邮局提供的不同服务—普通信、挂号信、快件，区分速度和可靠性。 用户可以选择不同服务类型:例如发送视频，需要高带宽快速送达目的地，发送电子邮件可以使用低带宽慢速到达目的地。

36 2.5设置Socket选项 9、服务类型选项： IP规定4种服务类型，用来定性的描述服务的质量。 1、低成本：发送成本低。
2、高可靠性：保证把数据可靠的送达目的地。 3、最高吞吐量：一次可以接收或发送大批量的数据。 4、最小延迟：传输数据的速度快，把数据快速送达目的地。

37 2.5设置Socket选项 9、服务类型选项：这4种服务类型还可以进行组合。例如：可以同时要求获得高可靠性和最小延迟。Socket类中对应的方法如下： 设置方法：setTrafficClass(int trafficClass) 读取方法：int getTrafficClass() Socket类用4个16进制整数表示服务类型。 低成本：0x02(0000,0010) 高可靠性：0x04(0000,0100) 最高吞吐量：0x08(0000,1000) 最小延迟：0x10(0001,0000)

38 2.5设置Socket选项 9、服务类型选项：这4种服务类型还可以进行组合。例如：可以同时要求获得高可靠性和最小延迟。对应的设置方法如下：
Socket.setTrafficClass(0x04|0x10) 高可靠性设置： Socket.setTrafficClass(0x04)

39 2.5设置Socket选项 10、设定连接时间、延迟和带宽的相对重要性：在jdk1.5中，socket类提供了一个方法：
setPerformancePreferences(int connectionTime,int latency,int bandwidth) 上述方法的3个参数表示网络传输数据的3项指标：最小时间建立连接、最小延迟、最高带宽。

40 2.5设置Socket选项 10、设定连接时间、延迟和带宽的相对重要性：
在Internet上，数据传输之前先被分割成包。当数据包到达目的地，接收方再以正确的次序把数据包重新装配起来。所谓延迟就是一个数据包到达目的地需要的时间；另外，当你发出对某个目标的请求，目标系统在应答时返回一些数据包，延迟这一概念也可用来描述这一过程所需要的时间。最理想的组合当然是高带宽、低延迟：数据包能够以最快的速度到达，且有充裕的带宽支持；反之，低带宽、高延迟则属于最差的组合。

41 2.5设置Socket选项 10、设定连接时间、延迟和带宽的相对重要性：
　　许多通过卫星建立的连接会出现高带宽、高延迟的情形，例如，虽然带宽高达768Kbps，如果你点击网页上的链接或发送一个命令，收到应答数据可能需要一秒以上。由于延迟时间太长，对于许多联机游戏来说，基于卫星的连接几乎无法使用，因为联机游戏要求延迟时间小于半秒或更少。当然，也有的应用对延迟时间的要求不高，例如 。 　　网络延迟与许多因素有关，最重要的是发送方和接收方之间的路由器，它们对连接的质量有着重要的影响。卫星连接之所以比光缆连接慢，就是因为数据必须通过轨道上的卫星中转。Cable和DSL线路的延迟一般要小得多，但最终还是要由线路的具体情况决定。

42 2.6发送邮件的SMTP客户程序 STMP协议：建立在TCP/IP协议之上。 规定了把邮件从发送方传输到接收方的规则
STMP客户程序请求发送邮件，STMP服务器负责把邮件传输到目的地。

43 2.6发送邮件的SMTP客户程序 SMTP设计基于以下通信模型：针对用户的邮件请求，发送SMTP建立与接收SMTP之间建立一个双向传送通道。接收SMTP可以是最终接收者也可以是中间传送者。SMTP命令由发送SMTP发出，由接收SMTP接收，而应答则反方面传送。

44 2.6发送邮件的SMTP客户程序 一旦传送通道建立，SMTP发送者发送MAIL命令指明邮件发送者。如果SMTP接收者可以接收邮件则返回OK应答。SMTP发送者再发出RCPT命令确认邮件是否接收到。如果SMTP接收者接收，则返回OK应答；如果不能接收到，则发出拒绝接收应答（但不中止整个邮件操作），双方将如此重复多次。当接收者收到全部邮件后会接收到特别的序列，如果接收者成功处理了邮件，则返回OK应答。

45 2.6发送邮件的SMTP客户程序

46 2.6发送邮件的SMTP客户程序 class Message{ //表示邮件 String from; //发送者的邮件地址
String to; //接收者的邮件地址 String subject; //邮件标题 String content; //邮件正文 String data; //邮件内容，包括邮件标题和正文 public Message(String from,String to, String subject, String content){ this.from=from; this.to=to; this.subject=subject; this.content=content; data="Subject:"+subject+"\r\n"+content; }

47 2.6发送邮件的SMTP客户程序 import java.net.*; import java.io.*;
public class MailSender{ private String smtpServer="smtp.mydomain.com"; //SMTP邮件服务器的主机名 //private String smtpServer="localhost"; private int port=25; public static void main(String[] args){ Message msg=new Message( //发送者的邮件地址 //接收者的邮件地址 "hello", //邮件标题 "hi,I miss you very much."); //邮件正文 new MailSender().sendMail(msg); }

48 2.6发送邮件的SMTP客户程序 public void sendMail(Message msg){ Socket socket=null; try{ socket = new Socket(smtpServer,port); //连接到邮件服务器 BufferedReader br =getReader(socket); PrintWriter pw = getWriter(socket); String localhost= InetAddress.getLocalHost().getHostName(); //客户主机的名字 sendAndReceive(null,br,pw); //仅仅是为了接收服务器的响应数据 sendAndReceive("HELO " + localhost,br,pw); sendAndReceive("MAIL FROM: <" + msg.from+">",br,pw); sendAndReceive("RCPT TO: <" + msg.to+">",br,pw); sendAndReceive("DATA",br,pw); //接下来开始发送邮件内容 pw.println(msg.data); //发送邮件内容 System.out.println("Client>"+msg.data); sendAndReceive(".",br,pw); //邮件发送完毕 sendAndReceive("QUIT",br,pw); //结束通信 }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); }finally{ try{if(socket!=null)socket.close(); }catch (IOException e) {e.printStackTrace();} } }

49 2.6发送邮件的SMTP客户程序 /** 发送一行字符串，并接收一行服务器的响应数据*/
private void sendAndReceive(String str,BufferedReader br,PrintWriter pw) throws IOException{ if (str != null){ System.out.println("Client>"+str); pw.println(str); //发送完str字符串后，还会发送“\r\n”。 } String response; if ((response = br.readLine()) != null) System.out.println("Server>"+response); private PrintWriter getWriter(Socket socket)throws IOException{ OutputStream socketOut = socket.getOutputStream(); return new PrintWriter(socketOut,true); private BufferedReader getReader(Socket socket)throws IOException{ InputStream socketIn = socket.getInputStream(); return new BufferedReader(new InputStreamReader(socketIn));

50 2.7Socket小结 1、Socket建立在TCP/IP协议基础上，客户端与服务器都通过Socket来收发数据，也就是说两者都需要创建Socket对象来输入和输出流。 2、构造函数 3、正确关闭Socket 4、Socket属性选项设置，用来控制建立连接、接收和发送数据，以及关闭Socket的行为。