Java Socket实现基于TCP和UDP多线程通信
一.通过Socket实现TCP编程
1.1 TCP编程
TCP协议是面向连接，可靠的，有序的，以字节流的方式发送数据。基于TCP协议实现网络通信的类有客户端的Socket类和服务器端的ServerSocket类。
1.2 服务器端套路
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.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.关闭响应的资源。
1.3 客户端套路
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.关闭相应资源。
1.4 多线程实现服务器与多客户端之间通信步骤
1.服务器端创建ServerSocket，循环调用accept（）等待客户端连接。
2. 客户端创建一个socket并请求和服务器端连接。
3.服务器端接受客户端请求，创建socket与该客户建立专线连接。
4.建立连接的两个socket在一个单独的线程上对话。
5.服务器端继续等待新的连接。
1.5 创建处理线程类ServerThread
这里选择实现runnable接口而不是继承Thread是因为一个类只能继承一个父类，当我需要继承其他类的时，父类就就不好处理了。
package com.linuxidc;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
public class ServerThread implements Runnable{
Socket socket = null;//和本线程相关的Socket
public ServerThread(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
InputStream is = null;
InputStreamReader isr = null;
BufferedReader br = null;
OutputStream os = null;
PrintWriter pw = null;
try {
//与客户端建立通信，获取输入流，读取取客户端提供的信息
is = socket.getInputStream();
isr = new InputStreamReader(is,"GBK");
br = new BufferedReader(isr);
String data = null;
while((data=br.readLine()) != null){//循环读取客户端的信息
System.out.println("我是服务器，客户端提交信息为："+data);
}
socket.shutdownInput();//关闭输入流
//获取输出流，响应客户端的请求
os = socket.getOutputStream();
pw = new PrintWriter(os);
pw.write("服务器端响应成功！");
pw.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
//关闭资源即相关socket
try {
if(pw!=null)
pw.close();
if(os!=null)
os.close();
if(br!=null)
br.close();
if(isr!=null)
isr.close();
if(is!=null)
is.close();
if(socket!=null)
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
} 1.6 创建服务器端类
使用while以达到可以循环侦听不同客户端的连接请求。因为这是一个死循环，所以不用关闭也没有机会去关闭serverSocket。设置count值，用于记录服务器端被连接过的次数并显示客户端所在ip值。如果线程处理类是继承Thread类，那么创建新线程代码可以改为ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);serverThread.start();
package com.linuxidc;
import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class Server {
public static void main(String[] args) {
try {
//创建一个服务器端的Socket，即ServerSocket,绑定需要监听的端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
Socket socket = null;
//记录连接过服务器的客户端数量
int count = 0;
System.out.println("***服务器即将启动，等待客户端的连接***");
while(true){//循环侦听新的客户端的连接
//调用accept（）方法侦听，等待客户端的连接以获取Socket实例
socket = serverSocket.accept();
//创建新线程
Thread thread = new Thread(new ServerThread(socket));
thread.start();
count++;
System.out.println("服务器端被连接过的次数："+count);
InetAddress address = socket.getInetAddress();
System.out.println("当前客户端的IP为："+address.getHostAddress());
}
//serverSocket.close();一直循环监听，不用关闭连接
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}1.7 创建客户端类
在后面的关闭资源中，我把输入输出相关的流关闭注释了，是因为对于同一个Socket，关闭socket的时候也会把输入输出流关闭，直接关闭socket就行，当然保留��是可以的。
package com.linuxidc;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
try {
//创建客户端Socket，指定服务器地址和端口
Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
//建立连接后，获取输出流，向服务器端发送信息
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//输出流包装为打印流
PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
//向服务器端发送信息
pw.write("用户名：zzh;密码：123");//写入内存缓冲区
pw.flush();//刷新缓存，向服务器端输出信息
socket.shutdownOutput();//关闭输出流
//获取输入流，接收服务器端响应信息
InputStream is = socket.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "GBK"));
String data = null;
while((data=br.readLine())!= null){
System.out.println("我是客户端，服务器端提交信息为："+data);
}
//关闭其他资源
// br.close();
// is.close();
// pw.close();
// os.close();
socket.close();
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} 1.8 先运行服务器端，在运行客户端
此时在看服务器控制台：服务器端一直在循环侦听客户端的连接
1.9 进行第二个客户端的连接
修改相应信息将用户名zzh改为admin。运行客户端，打开服务端控制台
输出客户端的ip都为127.0.0.1，是因为服务器和客户端都是本机，在真实的环境中会显示客户端的ip地址信息。
二. 通过Socket实现UDP编程
2.1 UDP编程
UDP协议又叫用户数据报协议，是无连接，不可靠的，无序的。特点是传输速度相对要快，UDP协议以数据报作为数据传输的载体。当进行数据传输时，首先需要将要传输的数据定义成数据报（Datagram），在数据报中指明数据所要达到的Socket（主机地址和端口号），然后再将数据报发送出去。相关操作类有：DatagramPacket数据报包，DatagramSocket进行端到端通信的类。
2.2 服务器端实现套路
1.创建DatagramSocket，指定端口号。2.创建DatagramPacket。3.接收客户端发送的数据信息。4.读取数据。
2.3 客户端实现套路
1.定义发送信息，比如发送地址，端口号和内容。2. 创建DatagramPacket，包含将要发送的信息。3.创建DatagramSocket。4.发送数据。
2.4 多线程实现服务器与多客户端之间通信步骤
1.服务器端创建DatagramSocket的实例socket，循环调用receive（）方法，此方法在接收到数据报之前会一直阻塞。
2.客户端创建DatagramSocket，将含有地址，端口号和内容的数据报包发送出去。
3. 服务器端收到数据报包packet，通过DatagramSocket和packet与客户端建立一个线程
4. 服务器端继续等待新的数据报包。
5. 发送方的DatagramPacket构造方法传递四个参数包含数据内容，数据大小，地址和端口号。接收方的DatagramPacket构造方法有两个参数接收数据和数据大小。
2.5 创建服务器线程处理类UDPThread
注意，DatagramSocket的实例socket不能关闭，会出现SocketException。读取数据用到的new String(packet.getData(), 0, packet.getLength())，参数表示数据报中的字节数组，位置和长度。
package com.linuxidc;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
public class UDPThread implements Runnable{
DatagramSocket socket = null;
DatagramPacket packet = null;
public UDPThread(DatagramSocket socket,DatagramPacket packet) {
this.socket = socket;
this.packet = packet;
}
@Override
public void run() {
String info = null;
InetAddress address = null;
int port = 8800;
byte[] data2 = null;
DatagramPacket packet2 = null;
try {
info = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
System.out.println("我是服务器，客户端说："+info);
address = packet.getAddress();
port = packet.getPort();
data2 = "我在响应你！".getBytes();
packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length, address, port);
socket.send(packet2);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
//socket.close();不能关闭
}
}2.6 创建服务器端类
package com.linuxidc;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
public class UDPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800);
DatagramPacket packet = null;
byte[] data = null;
int count = 0;
System.out.println("***服务器端启动，等待发送数据***");
while(true){
data = new byte[1024];//创建字节数组，指定接收的数据包的大小
packet = new DatagramPacket(data, data.length);
socket.receive(packet);//此方法在接收到数据报之前会一直阻塞
Thread thread = new Thread(new UDPThread(socket, packet));
thread.start();
count++;
System.out.println("服务器端被连接过的次数："+count);
InetAddress address = packet.getAddress();
System.out.println("当前客户端的IP为："+address.getHostAddress());
}
}
}之前我将new DatagramSocket放入了while循环中，报了java.net.BindException: Address already in use: Cannot bind，才知道不能在while中连续创建新的DatagramSocket对象。
2.7 创建客户端类
package com.linuxidc;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
public class UDPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//定义服务器的地址，端口号，数据
InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
int port = 8800;
byte[] data = "用户名：admin;密码：123".getBytes();//将字符串转换为字节数组
//创建数据报
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, address, port);
//创建DatagramSocket，实现数据发送和接收
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
//向服务器端发送数据报
socket.send(packet);
//接收服务器响应数据
byte[] data2 = new byte[1024];
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length);
socket.receive(packet2);
String info = new String(data2, 0, packet2.getLength());
System.out.println("我是客户端，服务器说："+info);
socket.close();
}
} 2.8 先运行服务器端，在运行客户端
2.9 修改客户端信息，再次运行客户端
服务器控制台：服务器端一直在循环等待接收客户端的数据。
三. 总结
这两个例子只是简单的实现了基于TCP和UDP的socket编程，其中像多线程的优先级等都暂且没做考虑，不过依然要强调一下，服务器与多个客户端进行通信，因为是死循环，不设置多线程优先级，可能会导致运行时速度非常慢，优先级的范围1-10，默认为5，我们可以适当降低线程的优先级，比如thread.setPriority(4);
对于同一个socket，如果关闭了输出流比如（pw.close()），则与该输出流关联的socket也会关闭，所以一般不需要关闭输出流，当关闭socket的时候，输出流也会关闭，直接关闭socket就行。
在使用TCP通信传输信息时，更多是使用对象的形式来传输，可以使用ObjectOutputStream对象序列化流来传递对象，比如ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream（socket.getOutputStream()）;User user = new User("admin","123"); os.writeObject(user);
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