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1，什么是Socket

網絡上的兩個程序通過一個雙向的通訊連接實現數據的交換，這個雙向鏈路的一端稱為一個Socket。Socket通常用來實現客戶方和服務方的連接。Socket是TCP/IP協議的一個十分流行的編程界面，一個Socket由一個IP地址和一個端口號唯一確定。

2，Socket通訊的過程

對于一個功能齊全的Socket，都要包含以下基本結構，其工作過程包含以下四個基本的步驟：

　　（1） 創建Socket；

　　（2） 打開連接到Socket的輸入/出流；

　　（3） 按照一定的協議對Socket進行讀/寫操作；

　　（4） 關閉Socket.（在實際應用中，并未使用到顯示的close，雖然很多文章都推薦如此，不過在我的程序中，可能因為程序本身比較簡單，要求不高，所以并未造成什么影響。）

3，創建Socket

創建Socket

java在包java.net中提供了兩個類Socket和ServerSocket，分別用來表示雙向連接的客戶端和服務端。這是兩個封裝得非常好的類，使用很方便。其構造方法如下：

　　Socket(InetAddress address, int port);

　　Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);

　　Socket(String host, int prot);

　　Socket(String host, int prot, boolean stream);

　　Socket(SocketImpl impl)

　　Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)

　　Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddr, int localPort)

　　ServerSocket(int port);

　　ServerSocket(int port, int backlog);

　　ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)

　　其中address、host和port分別是雙向連接中另一方的IP地址、主機名和端 口號，stream指明socket是流socket還是數據報socket，localPort表示本地主機的端口號，localAddr和 bindAddr是本地機器的地址（ServerSocket的主機地址），impl是socket的父類，既可以用來創建serverSocket又可 以用來創建Socket。count則表示服務端所能支持的最大連接數。例如：學習視頻網 http://www.xxspw.com

　　Socket client = new Socket("127.0.01.", 80);

　　ServerSocket server = new ServerSocket(80);

　　注意，在選擇端口時，必須小心。每一個端口提供一種特定的服務，只有給出正確的端口，才 能獲得相應的服務。0~1023的端口號為系統所保留，例如http服務的端口號為80,telnet服務的端口號為21,ftp服務的端口號為23, 所以我們在選擇端口號時，最好選擇一個大于1023的數以防止發生沖突。

　　在創建socket時如果發生錯誤，將產生IOException，在程序中必須對之作出處理。所以在創建Socket或ServerSocket是必須捕獲或拋出例外。

3、socket的基本操作

既然socket是“open—write/read—close”模式的一種實現，那么socket就提供了這些操作對應的函數接口。下面以TCP為例，介紹幾個基本的socket接口函數。

3.1、socket()函數

int socket(int domain, int type, int protocol);

socket函數對應于普通文件的打開操作。普通文件的打開操作返回一個文件描述字，而socket()用于創建一個socket描述符（socket descriptor），它唯一標識一個socket。這個socket描述字跟文件描述字一樣，后續的操作都有用到它，把它作為參數，通過它來進行一些讀寫操作。

正如可以給fopen的傳入不同參數值，以打開不同的文件。創建socket的時候，也可以指定不同的參數創建不同的socket描述符，socket函數的三個參數分別為：

• domain：即協議域，又稱為協議族（family）。常用的協議族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或稱AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。協議族決定了socket的地址類型，在通信中必須采用對應的地址，如AF_INET決定了要用ipv4地址（32位的）與端口號（16位的）的組合、AF_UNIX決定了要用一個絕對路徑名作為地址。

• type：指定socket類型。常用的socket類型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的類型有哪些？）。

• protocol：故名思意，就是指定協議。常用的協議有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它們分別對應TCP傳輸協議、UDP傳輸協議、STCP傳輸協議、TIPC傳輸協議（這個協議我將會單獨開篇討論！）。

注意：并不是上面的type和protocol可以隨意組合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP組合。當protocol為0時，會自動選擇type類型對應的默認協議。

當我們調用socket創建一個socket時，返回的socket描述字它存在于協議族（address family，AF_XXX）空間中，但沒有一個具體的地址。如果想要給它賦值一個地址，就必須調用bind()函數，否則就當調用connect()、listen()時系統會自動隨機分配一個端口。

3.2、bind()函數

正如上面所說bind()函數把一個地址族中的特定地址賦給socket。例如對應AF_INET、AF_INET6就是把一個ipv4或ipv6地址和端口號組合賦給socket。

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

函數的三個參數分別為：

• sockfd：即socket描述字，它是通過socket()函數創建了，唯一標識一個socket。bind()函數就是將給這個描述字綁定一個名字。

• addr：一個const?struct?sockaddr *指針，指向要綁定給sockfd的協議地址。這個地址結構根據地址創建socket時的地址協議族的不同而不同，如ipv4對應的是：?
  

  struct sockaddr_in {
  ? ?sa_family_t ? ?sin_family; /* address family: AF_INET */
  ? ?in_port_t ? ? ?sin_port; ? /* port in network byte order */
  ? ?struct in_addr sin_addr; ? /* internet address */};/* Internet address. */struct in_addr {
  ? ?uint32_t ? ? ? s_addr; ? ? /* address in network byte order */};
  

  ipv6對應的是：?
  

  struct sockaddr_in6 {
  ? ?sa_family_t ? ? sin6_family; ? /* AF_INET6 */
  ? ?in_port_t ? ? ? sin6_port; ? ? /* port number */
  ? ?uint32_t ? ? ? ?sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
  ? ?struct in6_addr sin6_addr; ? ? /* IPv6 address */
  ? ?uint32_t ? ? ? ?sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */ };struct in6_addr {
  ? ?unsigned char ? s6_addr[16]; ? /* IPv6 address */ };
  

  Unix域對應的是：?
  

  #define UNIX_PATH_MAX ? ?108struct sockaddr_un {
  ? ?sa_family_t sun_family; ? ? ? ? ? ? ? /* AF_UNIX */
  ? ?char ? ? ? ?sun_path[UNIX_PATH_MAX]; ?/* pathname */ };
  

• addrlen：對應的是地址的長度。

通常服務器在啟動的時候都會綁定一個眾所周知的地址（如ip地址+端口號），用于提供服務，客戶就可以通過它來接連服務器；而客戶端就不用指定，有系統自動分配一個端口號和自身的ip地址組合。這就是為什么通常服務器端在listen之前會調用bind()，而客戶端就不會調用，而是在connect()時由系統隨機生成一個。

網絡字節序與主機字節序

主機字節序就是我們平常說的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字節序類型，這些字節序是指整數在內存中保存的順序，這個叫做主機序。引用標準的Big-Endian和Little-Endian的定義如下：

　　a) Little-Endian就是低位字節排放在內存的低地址端，高位字節排放在內存的高地址端。

　　b) Big-Endian就是高位字節排放在內存的低地址端，低位字節排放在內存的高地址端。

網絡字節序：4個字節的32 bit值以下面的次序傳輸：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是24~31bit。這種傳輸次序稱作大端字節序。由于TCP/IP首部中所有的二進制整數在網絡中傳輸時都要求以這種次序，因此它又稱作網絡字節序。字節序，顧名思義字節的順序，就是大于一個字節類型的數據在內存中的存放順序，一個字節的數據沒有順序的問題了。

所以：在將一個地址綁定到socket的時候，請先將主機字節序轉換成為網絡字節序，而不要假定主機字節序跟網絡字節序一樣使用的是Big-Endian。由于這個問題曾引發過血案！公司項目代碼中由于存在這個問題，導致了很多莫名其妙的問題，所以請謹記對主機字節序不要做任何假定，務必將其轉化為網絡字節序再賦給socket。

3.3、listen()、connect()函數

如果作為一個服務器，在調用socket()、bind()之后就會調用listen()來監聽這個socket，如果客戶端這時調用connect()發出連接請求，服務器端就會接收到這個請求。

int listen(int sockfd, int backlog);int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

listen函數的第一個參數即為要監聽的socket描述字，第二個參數為相應socket可以排隊的最大連接個數。socket()函數創建的socket默認是一個主動類型的，listen函數將socket變為被動類型的，等待客戶的連接請求。

connect函數的第一個參數即為客戶端的socket描述字，第二參數為服務器的socket地址，第三個參數為socket地址的長度。客戶端通過調用connect函數來建立與TCP服務器的連接。

3.4、accept()函數

TCP服務器端依次調用socket()、bind()、listen()之后，就會監聽指定的socket地址了。TCP客戶端依次調用socket()、connect()之后就想TCP服務器發送了一個連接請求。TCP服務器監聽到這個請求之后，就會調用accept()函數取接收請求，這樣連接就建立好了。之后就可以開始網絡I/O操作了，即類同于普通文件的讀寫I/O操作。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

accept函數的第一個參數為服務器的socket描述字，第二個參數為指向struct?sockaddr *的指針，用于返回客戶端的協議地址，第三個參數為協議地址的長度。如果accpet成功，那么其返回值是由內核自動生成的一個全新的描述字，代表與返回客戶的TCP連接。

注意：accept的第一個參數為服務器的socket描述字，是服務器開始調用socket()函數生成的，稱為監聽socket描述字；而accept函數返回的是已連接的socket描述字。一個服務器通常通常僅僅只創建一個監聽socket描述字，它在該服務器的生命周期內一直存在。內核為每個由服務器進程接受的客戶連接創建了一個已連接socket描述字，當服務器完成了對某個客戶的服務，相應的已連接socket描述字就被關閉。

3.5、read()、write()等函數

萬事具備只欠東風，至此服務器與客戶已經建立好連接了。可以調用網絡I/O進行讀寫操作了，即實現了網咯中不同進程之間的通信！網絡I/O操作有下面幾組：

• read()/write()

• recv()/send()

• readv()/writev()

• recvmsg()/sendmsg()

• recvfrom()/sendto()

我推薦使用recvmsg()/sendmsg()函數，這兩個函數是最通用的I/O函數，實際上可以把上面的其它函數都替換成這兩個函數。它們的聲明如下：

? ? ? #include <unistd.h>

? ? ? ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
? ? ? ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

? ? ? #include <sys/types.h>
? ? ? #include <sys/socket.h>

? ? ? ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
? ? ? ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

? ? ? ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
? ? ? ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

? ? ? ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
? ? ? ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

read函數是負責從fd中讀取內容.當讀成功時，read返回實際所讀的字節數，如果返回的值是0表示已經讀到文件的結束了，小于0表示出現了錯誤。如果錯誤為EINTR說明讀是由中斷引起的，如果是ECONNREST表示網絡連接出了問題。

write函數將buf中的nbytes字節內容寫入文件描述符fd.成功時返回寫的字節數。失敗時返回-1，并設置errno變量。 在網絡程序中，當我們向套接字文件描述符寫時有倆種可能。1)write的返回值大于0，表示寫了部分或者是全部的數據。2)返回的值小于0，此時出現了錯誤。我們要根據錯誤類型來處理。如果錯誤為EINTR表示在寫的時候出現了中斷錯誤。如果為EPIPE表示網絡連接出現了問題(對方已經關閉了連接)。

其它的我就不一一介紹這幾對I/O函數了，具體參見man文檔或者baidu、Google，下面的例子中將使用到send/recv。

3.6、close()函數

在服務器與客戶端建立連接之后，會進行一些讀寫操作，完成了讀寫操作就要關閉相應的socket描述字，好比操作完打開的文件要調用fclose關閉打開的文件。

#include <unistd.h>int close(int fd);

close一個TCP socket的缺省行為時把該socket標記為以關閉，然后立即返回到調用進程。該描述字不能再由調用進程使用，也就是說不能再作為read或write的第一個參數。

注意：close操作只是使相應socket描述字的引用計數-1，只有當引用計數為0的時候，才會觸發TCP客戶端向服務器發送終止連接請求。

4、socket中TCP的三次握手建立連接詳解

我們知道tcp建立連接要進行“三次握手”，即交換三個分組。大致流程如下：

• 客戶端向服務器發送一個SYN J

• 服務器向客戶端響應一個SYN K，并對SYN J進行確認ACK J+1

• 客戶端再想服務器發一個確認ACK K+1

只有就完了三次握手，但是這個三次握手發生在socket的那幾個函數中呢？請看下圖：

從圖中可以看出，當客戶端調用connect時，觸發了連接請求，向服務器發送了SYN J包，這時connect進入阻塞狀態；服務器監聽到連接請求，即收到SYN J包，調用accept函數接收請求向客戶端發送SYN K ，ACK J+1，這時accept進入阻塞狀態；客戶端收到服務器的SYN K ，ACK J+1之后，這時connect返回，并對SYN K進行確認；服務器收到ACK K+1時，accept返回，至此三次握手完畢，連接建立。

總結：客戶端的connect在三次握手的第二個次返回，而服務器端的accept在三次握手的第三次返回。

5、socket中TCP的四次握手釋放連接詳解

上面介紹了socket中TCP的三次握手建立過程，及其涉及的socket函數。現在我們介紹socket中的四次握手釋放連接的過程，請看下圖：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖2、socket中發送的TCP四次握手

圖示過程如下：

• 某個應用進程首先調用close主動關閉連接，這時TCP發送一個FIN M；

• 另一端接收到FIN M之后，執行被動關閉，對這個FIN進行確認。它的接收也作為文件結束符傳遞給應用進程，因為FIN的接收意味著應用進程在相應的連接上再也接收不到額外數據；

• 一段時間之后，接收到文件結束符的應用進程調用close關閉它的socket。這導致它的TCP也發送一個FIN N；

• 接收到這個FIN的源發送端TCP對它進行確認。

這樣每個方向上都有一個FIN和ACK。

6、一個例子（實踐一下）

服務端（Server)：

#include<winsock2.h> #include<stdio.h> #pragmacomment(lib,"ws2_32.lib") voidmain() { WSADATAwsaData; SOCKETsockServer; SOCKADDR_INaddrServer; SOCKETsockClient; SOCKADDR_INaddrClient; WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData); sockServer=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); addrServer.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);//INADDR_ANY表示任何IP addrServer.sin_family=AF_INET; addrServer.sin_port=htons(6000);//綁定端口6000 bind(sockServer,(SOCKADDR*)&addrServer,sizeof(SOCKADDR));//Listen監聽端 listen(sockServer,5);//5為等待連接數目 printf("服務器已啟動:\n監聽中...\n"); intlen=sizeof(SOCKADDR); charsendBuf[100];//發送至客戶端的字符串 charrecvBuf[100];//接受客戶端返回的字符串//會阻塞進程，直到有客戶端連接上來為止 sockClient=accept(sockServer,(SOCKADDR*)&addrClient,&len); //接收并打印客戶端數據 recv(sockClient,recvBuf,100,0); printf("%s\n",recvBuf);//關閉socket closesocket(sockClient); WSACleanup();}

客戶端 (Client)：

#include<winsock2.h> #include<stdio.h> #pragmacomment(lib,"ws2_32.lib") voidmain() { WSADATAwsaData; SOCKETsockClient;//客戶端Socket SOCKADDR_INaddrServer;//服務端地址 WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData); //新建客戶端socket sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); //定義要連接的服務端地址 addrServer.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//目標IP(127.0.0.1是回送地址) addrServer.sin_family=AF_INET; addrServer.sin_port=htons(6000);//連接端口6000 //連接到服務端 connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrServer,sizeof(SOCKADDR)); //發送數據 charmessage[20]="HelloSocket!"; send(sockClient,message,strlen(message)+1,0); //關閉socket closesocket(sockClient); WSACleanup();}

1.?客戶端程序import?java.io.*;import?java.net.*;public?class?TalkClient?{public?static?void?main(String?args[])?{try{Socket?socket=new?Socket("127.0.0.1",4700);//向本機的4700端口發出客戶請求BufferedReader?sin=new?BufferedReader(new?InputStreamReader(System.in));//由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象PrintWriter?os=new?PrintWriter(socket.getOutputStream());//由Socket對象得到輸出流，并構造PrintWriter對象BufferedReader?is=new?BufferedReader(new?InputStreamReader(socket.getInputStream()));//由Socket對象得到輸入流，并構造相應的BufferedReader對象String?readline;readline=sin.readLine();?//從系統標準輸入讀入一字符串while(!readline.equals("bye")){//若從標準輸入讀入的字符串為?"bye"則停止循環os.println(readline);//將從系統標準輸入讀入的字符串輸出到Serveros.flush();//刷新輸出流，使Server馬上收到該字符串System.out.println("Client:"+readline);//在系統標準輸出上打印讀入的字符串System.out.println("Server:"+is.readLine());//從Server讀入一字符串，并打印到標準輸出上readline=sin.readLine();?//從系統標準輸入讀入一字符串}?//繼續循環os.close();?//關閉Socket輸出流is.close();?//關閉Socket輸入流socket.close();?//關閉Socket}catch(Exception?e)?{System.out.println("Error"+e);?//出錯，則打印出錯信息}} }2.?服務器端程序import?java.io.*;import?java.net.*;import?java.applet.Applet;public?class?TalkServer{public?static?void?main(String?args[])?{try{ServerSocket?server=null;try{server=new?ServerSocket(4700);//創建一個ServerSocket在端口4700監聽客戶請求}catch(Exception?e)?{System.out.println("can?not?listen?to:"+e);//出錯，打印出錯信息}Socket?socket=null;try{socket=server.accept();//使用accept()阻塞等待客戶請求，有客戶//請求到來則產生一個Socket對象，并繼續執行}catch(Exception?e)?{System.out.println("Error."+e);//出錯，打印出錯信息}String?line;BufferedReader?is=new?BufferedReader(new?InputStreamReader(socket.getInputStream()));//由Socket對象得到輸入流，并構造相應的BufferedReader對象PrintWriter?os=newPrintWriter(socket.getOutputStream());//由Socket對象得到輸出流，并構造PrintWriter對象BufferedReader?sin=new?BufferedReader(new?InputStreamReader(System.in));//由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象System.out.println("Client:"+is.readLine());//在標準輸出上打印從客戶端讀入的字符串line=sin.readLine();//從標準輸入讀入一字符串while(!line.equals("bye")){//如果該字符串為?"bye"，則停止循環os.println(line);//向客戶端輸出該字符串os.flush();//刷新輸出流，使Client馬上收到該字符串System.out.println("Server:"+line);//在系統標準輸出上打印讀入的字符串System.out.println("Client:"+is.readLine());//從Client讀入一字符串，并打印到標準輸出上line=sin.readLine();//從系統標準輸入讀入一字符串}?　//繼續循環os.close();?//關閉Socket輸出流is.close();?//關閉Socket輸入流socket.close();?//關閉Socketserver.close();?//關閉ServerSocket}catch(Exception?e){System.out.println("Error:"+e);//出錯，打印出錯信息}}}

轉載于:https://my.oschina.net/elain/blog/382433

總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于Socket的java网络编程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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