最近正好學習了一點用java socket編程的東西。感覺整體的流程雖然不是很繁瑣，但是也值得好好總結一下。
Socket
Socket可以說是一種針對網絡的抽象，應用通過它可以來針對網絡讀寫數據。就像通過一個文件的file handler就可以都寫數據到存儲設備上一樣。根據TCP協議和UDP協議的不同，在網絡編程方面就有面向兩個協議的不同socket，一個是面向字節流的一個是面向報文的。
對socket的本身組成倒是比較好理解。既然是應用通過socket通信，肯定就有一個服務器端和一個客戶端。所以它必然就包含有一個對應的IP地址。另外，在這個地址上server要提供一系列的服務，于是就需要有一系列對應的窗口來提供服務。所以就有一個對應的端口號(Port)。端口號是一個16位的二進制數字，那么范圍就是從（0-65535）。IP地址加端口號基本上就構成了socket。下面這幅圖可以描繪出socket和整個TCP/IP之間的關系：
TCP
TCP主要是面向連接的協議，它包含有建立和拆除連接，保證數據流的順序和正確性等功能。每次對TCP中間的數據操作相當于對一個數據流進行訪問。它最典型的特征就是那三次握手的建立連接過程。TCP的連接建立和撤銷過程如下圖：
Server端
Server端所要做的事情主要是建立一個通信的端點，然后等待客戶端發送的請求。典型的處理步驟如下：
1. 構建一個ServerSocket實例，指定本地的端口。這個socket就是用來監聽指定端口的連接請求的。
2.重復如下幾個步驟：
a. 調用socket的accept()方法來獲得下面客戶端的連接請求。通過accept()方法返回的socket實例，建立了一個和客戶端的新連接。
b.通過這個返回的socket實例獲取InputStream和OutputStream,可以通過這兩個stream來分別讀和寫數據。
c.結束的時候調用socket實例的close()方法關閉socket連接。
這個流程的典型示例代碼如下：
//1.?構造ServerSocket實例，指定服務端口。
ServerSocket?servSock?=newServerSocket(servPort);
while(true)
{
//?2.調用accept方法，建立和客戶端的連接
Socket?clntSock?=?servSock.accept();
SocketAddress?clientAddress?=
clntSock.getRemoteSocketAddress();
System.out.println("Handling?client?at?"+?clientAddress);
//?3.?獲取連接的InputStream,OutputStream來進行數據讀寫
InputStream?in?=?clntSock.getInputStream();
OutputStream?out?=?clntSock.getOutputStream();
while((recvMsgSize?=?in.read(receiveBuf))?!=?-1)
{
out.write(receiveBuf,0,?recvMsgSize);
}
//?4.操作結束，關閉socket.
clntSock.close();
}
Client端
客戶端的請求過程稍微有點不一樣：
1.構建Socket實例，通過指定的遠程服務器地址和端口來建立連接。
2.通過Socket實例包含的InputStream和OutputStream來進行數據的讀寫。
3.操作結束后調用socket實例的close方法，關閉。
示例代碼如下；
//?1.根據指定的server地址和端口，建立socket連接。
Socket?socket?=newSocket(server,?servPort);
//?2.?根據socket實例獲取InputStream,?OutputStream進行數據讀寫。
InputStream?in?=?socket.getInputStream();
OutputStream?out?=?socket.getOutputStream();
out.write(data);
//3.操作結束，關閉socket.
socket.close();
UDP
UDP和TCP有兩個典型的區別，一個就是它不需要建立連接，另外就是它在每次收發的報文都保留了消息的邊界。
server端
因為UDP協議不需要建立連接，它的過程如下：
1. 構造DatagramSocket實例，指定本地端口。
2. 通過DatagramSocket實例的receive方法接收DatagramPacket.DatagramPacket中間就包含了通信的內容。
3. 通過DatagramSocket的send和receive方法來收和發DatagramPacket.
典型的交互流程代碼如下：
//?1.?構建DatagramSocket實例，指定本地端口。
DatagramSocket?socket?=newDatagramSocket(servPort);
//?2.?構建需要收發的DatagramPacket報文
DatagramPacket?packet?=newDatagramPacket(newbyte[ECHOMAX],?ECHOMAX);
while(true)
{
//?3.?收報文
socket.receive(packet);
System.out.println("Handling?client?at?"+?packet.getAddress().getHostAddress()
+"?on?port?"+?packet.getPort());
//?4.?發報文
socket.send(packet);
packet.setLength(ECHOMAX);
}
client端
UDP客戶端的步驟也比較簡單，主要包括下面3步：
1. 構造DatagramSocket實例。
2.通過DatagramSocket實例的send和receive方法發送DatagramPacket報文。
3.結束后，調用DatagramSocket的close方法關閉。
因為和TCP不同，UDP發送報文的時候可以在同一個本地端口隨意發送給不同的服務器，一般不需要在UDP的DatagramSocket的構造函數中指定目的服務器的地址。
另外，UDP客戶端還有一個重要的不同就是，TCP客戶端發送echo連接消息之后會在調用read方法的時候進入阻塞狀態，而UDP這樣卻不行。因為UDP中間是可以允許報文丟失的。如果報文丟失了，進程一直在阻塞或者掛起的狀態，則進程會永遠沒法往下走了。所以會一般設置一個setSoTimeout方法，指定在多久的時間內沒有收到報文就放棄。也可以通過指定一個數字，循環指定的次數來讀取報文，讀到就返回，否則就放棄。
一個典型的UDP Client代碼示例如下：
//?1.?構造UDP?DatagramSocket對象
DatagramSocket?socket?=newDatagramSocket();
//?2。指定timeout時間，防止進入無限等待狀態
socket.setSoTimeout(TIMEOUT);
//?3.?構造收發的報文對象
DatagramPacket?sendPacket?=newDatagramPacket(bytesToSend,
bytesToSend.length,?serverAddress,?servPort);
DatagramPacket?receivePacket?=
newDatagramPacket(newbyte[bytesToSend.length],?bytesToSend.length);
//?4.指定嘗試的次數
inttries?=0;
booleanreceivedResponse?=false;
do
{
socket.send(sendPacket);
try
{
socket.receive(receivePacket);
if(!receivePacket.getAddress().equals(serverAddress))
{
thrownewIOException("Received?packet?from?an?unknown?source");
}
receivedResponse?=true;
}
catch(InterruptedIOException?e)
{
tries?+=1;
System.out.println("Timed?out,?"+?(MAXTRIES?-?tries)?+"");
}
}while((!receivedResponse)?&&?(tries?<?MAXTRIES));
//?根據是否接收到報文進行反饋
if(receivedResponse)
{
System.out.println("Received:?"+newString(receivePacket.getData()));
}
else
{
System.out.println("No?response?--?giving?up.");
}
//?5.?關閉socket
socket.close();
總結
TCP的server和client之間通信就好比兩個人打電話，需要互相知道對方的電話號碼，然后開始對話。所以在兩者的連接過程中間需要指定端口和地址。
UDP的server和client之間的通信就像兩個人互相發信。我只需要知道對方的地址，然后就發信過去。對方是否收到我不知道，也不需要專門對口令似的來建立連接。
這些示例其實只是一個最簡單的，單線程，也只能一次處理單個請求的情況。在實際應用中一般會應用到多線程和一些處理高并發的策略，比如基于事件驅動的reactor模式等。可以在后續的文章中深入討論。
