网络协议：一文搞懂Socket套接字

朱雀 2023-09-23 14:23 31阅读 0赞

> 本篇内容包括：Socket 套接字的简介、Socket 套接字的分类、Java 中的 Socket 即 *java.net.ServerSocket*、*java.net.Socket* 的使用，以及Java 使用套接字 Scoket 编程的Demo。

## 一、Socket 简介 ##

TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通信协议，数据在传输前要建立连接，传输完毕后还要断开连接。TCP 协议提供的是点对点的通信，每条 TCP 连接由两端的套接字唯一确定。可以理解为 TCP 连接两端的套接字来连起来就形成了管道，管道的两端或者说管道的端口就是 Socket 套接字。

Socket 的原意是“插座”，在计算机通信领域，Socket 被翻译为“套接字”，它是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式。通过 socket 这种约定，一台计算机可以接收其他计算机的数据，也可以向其他计算机发送数据。

![在这里插入图片描述][954b382c758442f4af36ed2a6a512797.png_pic_center]

Socket 的典型应用就是 Web 服务器和浏览器：浏览器获取用户输入的 URL，向服务器发起请求，服务器分析接收到的 URL，将对应的网页内容返回给浏览器，浏览器再经过解析和渲染，就将文字、图片、视频等元素呈现给用户。

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## 二、Socket 分类 ##

TCP/IP 协议族提供三种常见的 Socket 类型：流式 Socket（SOCK\_STREAM）流式套接字、数据报 Socket（SOCK\_DGRAM）数据报套接字、原始 Socket（SOCK\_RAW）原始套接字。

#### 1、流式套接字（SOCK\_STREAM） ####

用于提供面向连接、可靠的数据传输服务。该服务将保证数据能够实现无差错、无重复发送，并按顺序接收。流套接字之所以能够实现可靠 的数据服务，原因在于其使用了传输控制协议 TCP。 这类套接字中，传输数据之前必须在两个应用进程之间建立一条通信连接， 这就确保了参与通信的两个应甩进程都是活动并具响应的e当连接建立之卮应用进程只要通过套接字向 TCP 层发送数据流，而另一个应用进程便可以接收到相应的数据流，它们不需要知道传输层是如何对数据流进行处理。特别责要注意的是通信连接必须显式建文。该套接字类型适食传输大量的数据，但不支持广播和多播方式。

#### 2、数据报套接字（SOCK\_DGRAM） ####

提供了一种无连接的服务，通信双方不需要建立任何显式连接，数据可以发送到指定的套接字，并且可以从指定的套接字接收数据。该服务并不能保证数据传输的可靠性，数据有可能在传输过程中丢失或出现数据重复，且无法保证顺序地接收到数据。数据报套接字使用UDP进行数据的传输。由于数据包套接字不能保证数据传输的可靠性，对于有可能出现的数据丢失情况，需要在程序中做相应的处理。与数据报套接字相比，使用流式套接字是一个更为可靠的方法，但对于某些应用，建立一个显式连接所导致的系统开销是令人难以接收的，并且数据报套接字支持广播和多播方式。

#### 3、原始套接字（SOCK\_RAW） ####

与标准套接字（标准套接字指的是前面介绍的流套接字和数据报套接字）的区别在于：原始套接字可以读写内核没有处理的 IP 数据包，而流套接字只能读取 TCP 的数据，数据报套接字只能读取 UDP 的数据。使用原始套接字的主要目的是为了避开 TCP/IP 处理机制，被传送的数据包可以被直接传送给需要它的应用程序。因此，其主要是在编写自定义底层协议的应用程序时使用，例如各种不同的 TCP/IP 实用程序

## 三、Java 中的 Socket ##

Java 中对 Socket 的使用是基于两个类 *java.net.ServerSocket*、*java.net.Socket*

![img][]

#### 1、java.net.Socket 构造方法 ####

//不含参构造方法
    Socket();
    // 创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。
    Socket(InetAddress address, int port)
    // 创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号
    Socket(String host, int port)
    // 创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口
    Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort)
    // 创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口
    Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)

#### 2、java.net.Socket 常用方法 ####

// 将此套接字连接到服务器
    connect(SocketAddress endpoint)
    // 将此套接字连接到服务器，并指定一个超时值
    connect(SocketAddress endpoint, int timeout)
    
    // 返回服务端的ip地址
    getInetAddress();
    // 获取服务端的端口号
    getPort();
    // 获取本地客户端的ip地址
    getLocalAddress();
    // 获取本地客户端的端口号
    getLocalPort();
    // 返回此套接字的输入流
    getInputStream()
    // 返回此套接字的输出流
    getOutputStream()
    
    // 根据连接是否关闭返回一个boolean值，关闭则返回true，否则返回false
    isClose();
    // 如果连接是否曾被连接过则返回true，否则返回false
    isConnect();
    // 如果Socket已经与本地的一个端口绑定，返回true，否则返回false
    isBound();
    
    // 关闭输入流
    shutdownInput();
    // 关闭输出流
    shutdownOutput();
    
    // 关闭Socket
    close();

#### 3、java.net.ServerSocket 构造方法 ####

// 创建绑定到特定端口的服务器套接字
    ServerSocket(int port)

#### 4、java.net.ServerSocket 常用方法 ####

// 侦听并接受到此套接字的连接。
    accept()
    // 返回此服务器套接字的本地地址
    getInetAddress()

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## 四、Java Socket Demo ##

Demo：编程实现基于 TCP 的 Socket 服务器端和客户端的通信

#### 1、Demo 服务端 ####

服务端的 Socket Demo 流程思路：

1.  创建 ServerSocket 对象，绑定监听端口；
2.  通过 `accept()` 方法监听客户端请求；
3.  链接建立后，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。

import java.io.BufferedReader;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    import java.io.InputStreamReader;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    
    /*
     * 基于TCP协议的Socket通信，实现用户登录
     * 服务器端
     */
    public class Server {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            try {
        
                // 1、创建一个服务器Socket，即ServerSocket，指定绑定的端口，并监听此端口
                ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
                // 2、调用()方法开始监听，等待客户端的连接
                System.out.println("服务器即将启动，等待客户端的连接");
                Socket socket = serverSocket.accept();// 就会处于阻塞的状态，等待监听
                // 3、获取输入流，病读取客户端信息
                InputStream is = socket.getInputStream();// 字节输入流
                // 将字节流转换为字符流
                InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
                // 为输入流添加缓冲
                BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
                String info = null;
                while((info = br.readLine())!=null){
        
                    System.out.println("我是服务器，读取客户端发过来的信息："+info);
                    }
                socket.shutdownInput();//关闭输入流
                
                // 关闭资源
                br.close();
                isr.close();
                is.close();
                socket.close();
                serverSocket.close();
                
             } catch (IOException e) {
        
                 // TODO Auto-generated catch block
                 e.printStackTrace();
             }
         }
     }

#### 2、Demo 客户端 ####

客户端的 Socket Demo 流程思路：

1.  创建 Socket对象，指明需要连接的服务器的地址和端口号；
2.  连接建立后，通过输出流向服务器端发送请求信息；
3.  通过输入流获取服务器响应的信息；
4.  关闭相关资源。

import java.io.IOException;
    import java.io.OutputStream;
    import java.io.PrintWriter;
    import java.net.Socket;
    import java.net.UnknownHostException;
    
    /*
     * 客户端
     */
    public class Client {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // 1、创建客户端Socket，指定服务器地址和端口
            try {
        
                Socket  socket = new Socket("localhost", 8888);
                // 2、获取输出流，向服务器端发送信息
                OutputStream os = socket.getOutputStream();// 获取字节输出流
                // 将输出流包装为打印流
                PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
                pw.write("用户名:user 密码:pawd");
                pw.flush();
                socket.shutdownInput();//关闭输出流
                
                // 3、关闭资源
                pw.close();
                os.close();
                socket.close();
                
            } catch (UnknownHostException e) {
        
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
        
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

[954b382c758442f4af36ed2a6a512797.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/954b382c758442f4af36ed2a6a512797.png#pic_center
[img]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/712742f128512a1f799292c396e14703.png