从零开始学Java之如何利用Socket实现网络通信？

作者 ：孙玉昌，昵称【一一哥 】，另外【壹壹哥】也是我哦

千锋教育高级教研员、CSDN博客专家、万粉博主、阿里云专家博主、掘金优质作者

前言

在上一篇文章中，壹哥 给大家简要介绍了什么是Java的网络编程，以及几种常见的网络编程技术。那么在今天的文章中，壹哥就正式开始给大家介绍Socket这种具体的实现技术。在早期的网络编程中，Socket是很常见的实现技术之一，比如早期的聊天室，就是基于这种技术进行实现的。另外现在有些消息推送，也可以基于Socket实现。总之，很多对性能要求不是很高的客户端与服务端之间的通信，都可以基于这种技术进行实现。

------------------------------前戏已做完，精彩即开始----------------------------

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一. Socket编程

1. 简介

Socket编程是基于TCP/IP协议的网络编程技术，它给我们提供了一种可以用于网络通信的机制，让我们能在不同的计算机之间进行数据交换。我们可以利用Socket编程实现客户端/服务器程序的开发，如聊天室、FTP客户端等项目。

2. 通信流程

对于Socket编程，我们要重点搞清楚客户端与服务器端之间的通信流程。

在Socket编程中有两种类型的Socket：服务器Socket和客户端Socket。服务器Socket可以在服务器上创建用于监听客户端请求的端口，客户端Socket则可以在客户端上创建用于连接服务器的Socket。客户端Socket向服务器Socket发送请求，服务器Socket可以接收该请求，并创建一个新的Socket用于与客户端通信。通过这种方式，客户端和服务器端之间就可以进行数据交换。

在Socket编程中，客户端和服务器之间会通过TCP/IP协议进行通信。客户端Socket首先回连接到服务器Socket的IP地址和端口号，这样就会建立起一个TCP连接。一旦连接建立，客户端和服务器之间就可以进行数据传输。数据会被分割成数据包，并通过TCP/IP协议在客户端和服务器之间传输。

然后服务器Socket会在服务器端创建一个用于监听客户端请求的端口，客户端Socket则在客户端上创建用于连接服务器的Socket。客户端Socket向服务器Socket发送连接请求，服务器Socket接收该请求并创建一个新的Socket用于与客户端通信。通过这种方式，客户端和服务器端之间就可以进行数据交换。

这样，客户端和服务器端之间就通过TCP/IP协议实现了Socket通信。

3. 核心API

我们可以使用java.net包中的API来实现Socket编程，这些常用的API包括：

• ServerSocket类：用于创建服务器端Socket，监听客户端发来的请求。
• Socket类：用于创建客户端Socket，可以连接服务器Socket。
• InputStream和OutputStream类：用于在Socket之间传输数据的输入输出流。

4. 基本案例-单向通信

接下来壹哥先给大家编写一个可以实现单向通信的基本案例，包括一个服务器端和一个客户端。这个案例中，客户端给服务器端发送一条消息，然后服务器把客户端发来的消息打印出来，代码如下：

4.1 服务器端

下面是服务器端的代码案例。在本案例中，壹哥主要是利用ServerSocket对象定义了一个服务器，并通过accept()方法来获取与该服务器绑定的Socket客户端对象。这里要注意端口号"1234"是我们自己随意定义的，只要不与其他程序的端口号重合即可。然后我们可以在Socket客户端对象上通过getInputStream()方法来获取一个InputStream输入流，进而读取客户端发来的消息。最后大家要记得把各种IO流资源释放。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * @author 一一哥Sun
 * @company 千锋教育
 */
public class MySocketServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //设置服务器的端口号
        int portNumber = 1234;
        // 创建服务器套接字并绑定端口号
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(portNumber);
        //获取与ServerSocket关联的Socket客户端对象
        Socket acceptSocket = serverSocket.accept();

        // 服务器接收客户端发来的消息
        InputStream serverInputStream = acceptSocket.getInputStream();
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(serverInputStream));
        String response = in.readLine();
        if (response != null) {
            System.out.println("服务器接收客户端发来的消息===>: " + response);
        }

        // 关闭套接字和流
        serverSocket.close();
        acceptSocket.close();
        serverInputStream.close();
    }
}

大家要注意，壹哥在今天的案例中，没有使用循环来一直进行消息的收发，如果我们想实现不间断的消息收发，可以把相关代码写在循环体中。所以在今天的案例中，消息收发一次之后，项目就会停掉。

4.2 客户端

接着壹哥 又定义了一个客户端程序。在该程序中，壹哥 定义了一个Socket客户端对象，该对象通过IP地址和端口号来关联服务端对象。因为壹哥的项目，客户端和服务端是在同一台机器上，所以这里的IP地址我们可以使用localhost，当然也可以用服务端的实际IP地址。然后利用字符流和字节输出流给服务端发送信息，最后释放IO流资源。

import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

/**
 * @author 一一哥Sun
 * @company 千锋教育
 */
public class MySocketClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try {
            // 创建Socket对象并连接到服务器，关联服务器的ip地址与端口号
            Socket socket = new Socket("localhost", 1234);

            // 创建输入输出流，通过套接字发送和接收数据
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            String nextLine = scanner.nextLine();
            // 输出流，客户端向服务器发送消息
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            out.println(nextLine);

            // 关闭套接字和流
            out.close();
            scanner.close();
            socket.close();
            } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个案例中，壹哥 主要是利用ServerSocket、Socket和IO流这三种API，就实现了客户端给服务端发送消息的功能。但是这个案例中，我们只能是客户端给服务端发送消息，服务端却不能给客户端回复消息，所以接下来壹哥要把这个案例改进一下，实现客户端与服务端之间互相传递消息。

5. 改进案例-双向通信

接下来我们就把上面的案例改进一下，实现客户端与服务器端之间的双向通信，即客户端给服务器端发送消息，服务器端收到消息之后，再给客户端返回消息。

5.1 服务器端

在下面的代码中，壹哥把服务器端的代码改进了一下，在if语句中增加了利用OutputStream向客户端返回信息的代码，如下所示：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * @author 一一哥Sun
 * @company 千锋教育
 */
public class MyServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int portNumber = 1234;
        // 创建服务器套接字并绑定端口号
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(portNumber);
        // 注意：服务器只能接受一次客户端！用该socket对象既可以接收客户端发来的消息，也可以给客户端回复消息
        Socket acceptSocket = serverSocket.accept();

        // 服务器接收客户端发来的消息
        InputStream serverInputStream = acceptSocket.getInputStream();
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(serverInputStream));
        String response = in.readLine();
        if (response != null) {
            System.out.println("服务器接收客户端发来的消息===>: " + response);

            // 服务器向客户端发送响应信息
            OutputStream serverOutputStream = acceptSocket.getOutputStream();
            String serverResponse = "我是服务器,你的消息已收到!";
            serverOutputStream.write(serverResponse.getBytes());
            serverOutputStream.flush();
            serverOutputStream.close();
        }

        // 关闭套接字和流
        serverSocket.close();
        acceptSocket.close();
        serverInputStream.close();
        //serverOutputStream.close();
    }
}

5.2 客户端

在下面的代码中，壹哥把客户端的代码也改进了一下，主要是增加了利用BufferedReader和InputStream，读取服务器返回信息的代码，如下所示：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

/**
 * @author 一一哥Sun
 * @company 千锋教育
 */
public class MyClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try {
            //创建Socket对象并连接到服务器
            Socket socket = new Socket("localhost", 1234);

            //创建输入输出流，通过套接字发送和接收数据
            Scanner scanner=new Scanner(System.in);
            String nextLine = scanner.nextLine();
            //输出流，客户端向服务器发送消息
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            out.println(nextLine);

            //输入流，客户端从服务器接收消息
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String response = in.readLine();
            System.out.println("Server服务器返回的响应信息===>: " + response);

            //关闭套接字和流
            out.close();
            in.close();
            scanner.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

经过以上代码的改造，我们就实现了服务器与客户端之间的双向通信，大家可以把壹哥的代码案例运行起来看看效果。

6. 注意事项

大家要注意，在进行Socket通信开发时，稍有不慎可能就会出现各种问题，所以我们要注意以下事项：

• 在每个Socket连接中，我们都应该严格按照协议规定的格式进行数据的发送和接收，否则就可能会导致数据传输失败或被误解。
• 在Socket编程中，应该使用多线程或异步机制等技术来避免阻塞。如果阻塞时间过长，可能会导致客户端或服务器崩溃。在上面的案例中，壹哥是把收发消息的代码之间写在了主线程中，其实我们可以把这种耗时的操作放在Thread或线程池中进行实现。
• 服务器端应该可以同时处理多个客户端的请求，否则有可能会导致客户端的请求被拒绝或服务器崩溃。
• 我们要保证Socket编程的保安全性，例如防止黑客攻击、拒绝服务攻击等恶意行为。
• 我们还应该有适当的错误处理，例如必须处理网络连接失败、数据传输的失败等异常情况。

除了以上几点注意事项，还有其他一些细节需要注意。在Socket编程中，必须对网络通信有深入的理解和掌握，才能确保程序的正确性和安全性。

------------------------------正片已结束，来根事后烟----------------------------

二. 结语

今天的文章，壹哥主要是给大家介绍了Socket编程的实现过程。其实Socket通信主要就是分为服务器端和客户端，有着比较清晰的实现逻辑，学习起来并不难，大家重点理解和掌握Socket通信的实现流畅即可。

另外如果你独自学习觉得有很多困难，可以加入壹哥的学习互助群，大家一起交流学习。