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java的套接字編程

發布時間:2023-02-23 14:22:16

A. java中socket填的ip

首先必須明確:TCP/IP模型中有四層結構:
應用層(Application Layer)、傳輸層(Transport Layer)、網路層(Internet Layer )、鏈路層(LinkLayer)
其中Ip協議(Internet Protocol)是位於網路層的,TCP協議時位於傳輸層的。通過Ip協議可以使可以使兩台計算機使用同一種語言,從而允許Internet上連接不同類型的計算機和不同操作系統的網路。Ip協議只保證計算機能夠接收和發送分組數據。 當計算機要和遠程的計算機建立連接時,TCP協議會讓他們建立連接:用於發送和接收數據的虛擬電路。

在JAVA中,我們用 ServerSocket、Socket類創建一個套接字連接,從套接字得到的結果是一個InputStream以及OutputStream對象,以便將連接作為一個IO流對象對待。通過IO流可以從流中讀取數據或者寫數據到流中,讀寫IO流會有異常IOException產生。

套接字或插座(socket)是一種軟體形 式的抽象,用於表達兩台機器間一個連接的「終端」。針對一個特定的連接,每台機器上都有一個「套接字」,可以想像它們之間有一條虛擬的「線纜」。JAVA 有兩個基於數據流的套接字類:ServerSocket,伺服器用它「偵聽」進入的連接;Socket,客戶端用它初始一次連接。偵聽套接字只能接收新的 連接請求,不能接收實際的數據包,即ServerSocket不能接收實際的數據包。
套接字是基於TCP/IP實現的,它是用來提供一個訪問TCP的服務介面,或者說套接字socket是TCP的應用編程介面API,通過它應用層就可以訪問TCP提供的服務。
在JAVA中,我們用 ServerSocket、Socket類創建一個套接字連接,從套接字得到的結果是一個InputStream以及OutputStream對象,以便 將連接作為一個IO流對象對待。通過IO流可以從流中讀取數據或者寫數據到流中,讀寫IO流會有異常IOException產生。
套接字底層是基於TCP的,所以socket的超時和TCP超時是相同的。下面先討論套接字讀寫緩沖區,接著討論連接建立超時、讀寫超時以及JAVA套接字編程的嵌套異常捕獲和一個超時例子程序的抓包示例。
1 socket讀寫緩沖區
一旦創建了一個套接字實例,操作系統就會為其分配緩沖區以存放接收和要發送的數據。

JAVA可以設置讀寫緩沖區的大小-setReceiveBufferSize(int size), setSendBufferSize(int size)。
向輸出流寫數據並不意味著數據實際上已經被發送,它們只是被復制到了發送緩沖區隊列SendQ,就是在Socket的OutputStream上調用 flush()方法,也不能保證數據能夠立即發送到網路。真正的數據發送是由操作系統的TCP協議棧模塊從緩沖區中取數據發送到網路來完成的。
當有數據從網路來到時,TCP協議棧模塊接收數據並放入接收緩沖區隊列RecvQ,輸入流InputStream通過read方法從RecvQ中取出數據。
2 socket連接建立超時
socket連接建立是基於TCP的連接建立過程。TCP的連接需要通過3次握手報文來完成,開始建立TCP連接時需要發送同步SYN報文,然後等待確認 報文SYN+ACK,最後再發送確認報文ACK。TCP連接的關閉通過4次揮手來完成,主動關閉TCP連接的一方發送FIN報文,等待對方的確認報文;被 動關閉的一方也發送FIN報文,然等待確認報文。
正在等待TCP連接請求的一端有一個固定長度的連接隊列,該隊列中的連接已經被TCP接受(即三次握手已經完成),但還沒有被應用層所接受。TCP接受一個連接是將其放入這個連接隊列,而應用層接受連接是將其從該隊列中移出。應用層可以通過設置backlog變數來指明該連接隊列的最大長度,即已被TCP接受而等待應用層接受的最大連接數。

當一個連接請求SYN到達時,TCP確定是否接受這個連接。如果隊列中還有空間,TCP模塊將對SYN進行確認並完成連接的建立。但應用層只有在三次握手中的第三個報文收到後才會知道這個新連接。如果隊列沒有空間,TCP將不理會收到的SYN。
如果應用層不能及時接受已被TCP接受的連接,這些連接可能占滿整個連接隊列,新的連接請求可能不被響應而會超時。如果一個連接請求SYN發送後,一段時間後沒有收到確認SYN+ACK,TCP會重傳這個連接請求SYN兩次,每次重傳的時間間隔加倍,在規定的時間內仍沒有收到SYN+ACK,TCP將放棄這個連接請求,連接建立就超時了。
JAVA Socket連接建立超時和TCP是相同的,如果TCP建立連接時三次握手超時,那麼導致Socket連接建立也就超時了。可以設置Socket連接建立的超時時間-
connect(SocketAddress endpoint, int timeout)
如果在timeout內,連接沒有建立成功,在TimeoutException異常被拋出。如果timeout的值小於三次握手的時間,那麼Socket連接永遠也不會建立。
不同的應用層有不同的連接建立過程,Socket的連接建立和TCP一樣-僅僅需要三次握手就完成連接,但有些應用程序需要交互很多信息後才能成功建立連接,比如Telnet協議,在TCP三次握手完成後,需要進行選項協商之後,Telnet連接才建立完成。
3 socket讀超時
如果輸入緩沖隊列RecvQ中沒有數據,read操作會一直阻塞而掛起線程,直到有新的數據到來或者有異常產生。調用setSoTimeout(int timeout)可以設置超時時間,如果到了超時時間仍沒有數據,read會拋出一個SocketTimeoutException,程序需要捕獲這個異 常,但是當前的socket連接仍然是有效的。
如果對方進程崩潰、對方機器突然重啟、網路斷開,本端的read會一直阻塞下去(由前面可知:雙方要關閉連接需要四次揮手 .對方機重啟或斷開只是對方機的TCP連接關閉,本端的TCP連接還沒關閉,所以本端機會一直阻塞),這時設置超時時間是非常重要的,否則調用read的線程會一直掛起。
TCP模塊把接收到的數據放入RecvQ中,直到應用層調用輸入流的read方法來讀取。如果RecvQ隊列被填滿了,這時TCP會根據滑動窗口機制通知 對方不要繼續發送數據,本端停止接收從對端發送來的數據,直到接收者應用程序調用輸入流的read方法後騰出了空間。
4 socket寫超時
socket的寫超時是基於TCP的超時重傳。超時重傳是TCP保證數據可靠性傳輸的一個重要機制,其原理是在發送一個數據報文後就開啟一個計時器,在一 定時間內如果沒有得到發送報文的確認ACK,那麼就重新發送報文。如果重新發送多次之後,仍沒有確認報文,就發送一個復位報文RST,然後關閉TCP連 接。首次數據報文發送與復位報文傳輸之間的時間差大約為9分鍾,也就是說如果9分鍾內沒有得到確認報文,就關閉連接。但是這個值是根據不同的TCP協議棧 實現而不同。
如果發送端調用write持續地寫出數據,直到SendQ隊列被填滿。如果在SendQ隊列已滿時調用write方法,則write將被阻塞,直到 SendQ有新的空閑空間為止,也就是說直到一些位元組傳輸到了接收者套接字的RecvQ中。如果此時RecvQ隊列也已經被填滿,所有操作都將停止,直到 接收端調用read方法將一些位元組傳輸到應用程序。
當Socket的write發送數據時,如果網線斷開、對端進程崩潰或者對端機器重啟動,(由前面可知:雙方要關閉連接需要四次揮手 .對端進程崩潰或者對端機器重啟動只是對方機的TCP連接關閉,本端的TCP連接還沒關閉,所以本端機會一直阻塞)TCP模塊會重傳數據,最後超時而關閉連接。下次如再調用write會導致一個異常而退出。
Socket寫超時是基於TCP協議棧的超時重傳機制,一般不需要設置write的超時時間,也沒有提供這種方法。
5 雙重嵌套異常捕獲
如果ServerSocket、Socket構造失敗,只需要僅僅捕獲這個構造失敗異常而不需要調用套接字的close方法來釋放資源(必須保證構造失敗 後不會留下任何需要清除的資源),因為這時套接字內部資源沒有被成功分配。如果構造成功,必須進入一個try finally語句塊里調用close釋放套接字。請參照下面例子程序。
import java.net.*;
import java.io.*;
public class SocketClientTest
{
public static final int PORT = 8088;
public static void main( String[] args ) throws Exception
{
InetAddress addr = InetAddress.getByName( "127.0.0.1" );
Socket socket = new Socket();
try
{
socket.connect( new InetSocketAddress( addr, PORT ), 30000 );
socket.setSendBufferSize(100);

BufferedWriter out = new BufferedWriter( new OutputStreamWriter( socket.getOutputStream() ) );
int i = 0;

while( true )
{
System.out.println( "client sent --- hello *** " + i++ );
out.write( "client sent --- hello *** " + i );
out.flush();

Thread.sleep( 1000 );
}
}
finally
{
socket.close();
}
}
}

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class SocketServerTest
{
public static final int PORT = 8088;
public static final int BACKLOG = 2;
public static void main( String[] args ) throws IOException
{
ServerSocket server = new ServerSocket( PORT, BACKLOG );
System.out.println("started: " + server);
try
{
Socket socket = server.accept();
try
{
BufferedReader in = new BufferedReader( new InputStreamReader( socket.getInputStream() ) );
String info = null;

while( ( info = in.readLine() ) != null )
{
System.out.println( info );
}
}
finally
{
socket.close();
}
}
finally
{
server.close();
}
}
}

B. java程序中使用tcp套接字編寫服務端程序的套接字類是

ServerSocket。
「java程序中使用tcp套接字編寫服務端程序的套接字類是」是《Java語言》復習資料的一道練習題,答案是ServerSocket。
Java是一門編程語言,是一門連接人與計算機的語言。

C. java socket有什麼作用

所謂socket通常也稱作"套接字",用於描述IP地址和埠,是一個通信鏈的句柄。應用程序通常通過"套接字"向網路發出請求或者應答網路請求。
以J2SDK-1.3為例,Socket和ServerSocket類庫位於java.net包中。ServerSocket用於伺服器端,Socket是建立網路連接時使用的。在連接成功時,應用程序兩端都會產生一個Socket實例,操作這個實例,完成所需的會話。對於一個網路連接來說,套接字是平等的,並沒有差別,不因為在伺服器端或在客戶端而產生不同級別。不管是Socket還是ServerSocket它們的工作都是通過SocketImpl類及其子類完成的。
重要的Socket API:
java.net.Socket繼承於java.lang.Object,有八個構造器,其方法並不多,下面介紹使用最頻繁的三個方法,其它方法大家可以見JDK-1.3文檔。
. Accept方法用於產生"阻塞",直到接受到一個連接,並且返回一個客戶端的Socket對象實例。"阻塞"是一個術語,它使程序運行暫時"停留"在這個地方,直到一個會話產生,然後程序繼續;通常"阻塞"是由循環產生的。
. getInputStream方法獲得網路連接輸入,同時返回一個InputStream對象實例,。
. getOutputStream方法連接的另一端將得到輸入,同時返回一個OutputStream對象實例。
注意:其中getInputStream和getOutputStream方法均會產生一個IOException,它必須被捕獲,因為它們返回的流對象,通常都會被另一個流對象使用。
編輯本段ServerSocket類例子
int PORT = 8888; // 偵聽埠
// 創建ServerSocket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT);
// 開始循環
while (true) {
// 等待連接
Socket socket = serverSocket.accept();
// 處理鏈接的線程類
ServerThread st = new ServerThread(socket);
// 啟動線程處理
new Thread(st).start();
}
編輯本段客戶端的例子
int PORT = 8888; // 偵聽埠
// 建立連接
socket = new Socket(「127.0.0.1」, 8888);
// 輸入數據的讀取
BufferedReader netIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
// 寫入數據
PrintWriter netOut = new PrintWriter(socket.getOutputStream());

D. 在javasocket網路編程中,開發基於udp協議的程序使用的套接字有哪些

Socket套接字,是由系統提供用於網路通信的技術(操作系統給應用程序提供的一組API叫做Socket API),是基於TCP/IP協議的網路通信的基本操作單元。基於Socket套接字的網路程序開發就是網路編程。

socket可以視為是應用層和傳輸層之間的通信橋梁;
傳輸層的核心協議有兩種:TCP,UDP;socket API也有對應的兩組,由於TCP和UDP協議差別很大,因此,這兩組API差別也挺大。

分類:
Socket套接字主要針對傳輸層協議劃分為如下三類:

流套接字:使用傳輸層TCP協議
TCP,即Transmission Control Protocol(傳輸控制協議),傳輸層協議;
TCP的特點:

有連接:像打電話,得先接通,才能交互數據;
可靠傳輸:傳輸過程中,發送方知道接收方有沒有收到數據.(打電話就是可靠傳輸);
面向位元組流:以位元組為單位進行傳輸.(非常類似於文件操作中的位元組流);
全雙工:一條鏈路,雙向通信;
有接收緩沖區,也有發送緩沖區。
大小不限
對於位元組流來說,可以簡單的理解為,傳輸數據是基於IO流,流式數據的特徵就是在IO流沒有關閉的情況下,是無邊界的數據,可以多次發送,也可以分開多次接收。

數據報套接字:使用傳輸層UDP協議
UDP,即User Datagram Protocol(用戶數據報協議),傳輸層協議。
UDP的特點:

無連接:像發微信,不需要接通,直接就能發數據;
不可靠傳輸:傳輸過程中,發送方不知道接收方有沒有收到數據.(發微信就是不可靠傳輸);
面向數據報:以數據報為單位進行傳輸(一個數據報都會明確大小)一次發送/接收必須是一個完整的數據報,不能是半個,也不能是一個半;
全雙工:一條鏈路,雙向通信;
有接收緩沖區,無發送緩沖區;
大小受限:一次最多傳輸64k;
對於數據報來說,可以簡單的理解為,傳輸數據是一塊一塊的,發送一塊數據假如100個位元組,必須一次發送,接收也必須一次接收100個位元組,而不能分100次,每次接收1個位元組。

原始套接字
原始套接字用於自定義傳輸層協議,用於讀寫內核沒有處理的IP協議數據。

二、UDP數據報套接字編程
UDPSocket中,主要涉及到兩類:DatagramSocket、DatagramPacket;

DatagramSocket API
DatagramSocket 創建了一個UDP版本的Socket對象,用於發送和接收UDP數據報,代表著操作系統中的一個socket文件,(操作系統實現的功能–>)代表著網卡硬體設備的抽象體現。

DatagramSocket 構造方法:

方法簽名 方法說明
DatagramSocket() 創建一個UDP數據報套接字的Socket,綁定到本機任意一個隨機埠(一般用於客戶端)
DatagramSocket(int port) 創建一個UDP數據報套接字的Socket,綁定到本機指定的埠(一般用於服務端)
DatagramSocket 方法:

方法簽名 方法說明
void receive(DatagramPacket p) 從此套接字接收數據報(如果沒有接收到數據報,該方法會阻塞等待)
void send(DatagramPacket p) 從此套接字發送數據報包(不會阻塞等待,直接發送)
void close() 關閉此數據報套接字
DatagramPacket API
代表了一個UDP數據報,是UDP Socket發送和接收的數據報,每次發送/接收數據報,都是在傳輸一個DatagramPacket對象。

DatagramPacket 構造方法:

方法簽名 方法說明
DatagramPacket(byte[] buf, int length) 構造一個DatagramPacket以用來接收數據報,接收的數據保存在位元組數組(第一個參數buf)中,接收指定長度(第二個參數length)
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length,SocketAddress address) 構造一個DatagramPacket以用來發送數據報,發送的數據為位元組數組(第一個參數buf)中,從0到指定長度(第二個參數length)。address指定目的主機的IP和埠號
DatagramPacket 方法:

方法簽名 方法說明
InetAddress getAddress() 從接收的數據報中,獲取發送端主機IP地址;或從發送的數據報中,獲取接收端主機IP地址
int getPort() 從接收的數據報中,獲取發送端主機的埠號;或從發送的數據報中,獲取接收端主機埠號
byte[] getData() 獲取數據報中的數據
構造UDP發送的數據報時,需要傳入 SocketAddress ,該對象可以使用 InetSocketAddress 來創建。

InetSocketAddress API
InetSocketAddress ( SocketAddress 的子類 )構造方法:

方法簽名 方法說明
InetSocketAddress(InetAddress addr, int port) 創建一個Socket地址,包含IP地址和埠號
示例1:寫一個簡單的客戶端服務程序,回顯服務(EchoSever)
在這里插入圖片描述
構建Socket對象有很多失敗的可能:

埠號已經被佔用,同一個主機的兩個程序不能有相同的埠號(這就好比兩個人不能擁有相同的電話號碼);
此處,多個進程不能綁定同一個埠號,但是一個進程可以綁定多個埠,(這就好比一個人可以擁有多個手機號),一個進程可以創建多個Socket對象,每個Socket都綁定自己的埠。
每個進程能夠打開的文件個數是有上限的,如果進程之間已經打開了很多文件,就可能導致此時的Socket文件不能順利打開;
在這里插入圖片描述
這個長度不一定是1024,假設這里的UDP數據最長是1024,實際的數據可能不夠1024.

在這里插入圖片描述
這里的參數不再是一個空的位元組數組了,response是剛才根據請求計算的得到的響應,是非空的,DatagramPacket 裡面的數據就是String response的數據。

response.getBytes().length:這里拿到的是位元組數組的長度(位元組的個數),而response.length得到的是字元的長度。

五元組
一次通信是由5個核心信息描述的:源IP、 源埠、 目的IP、 目的埠、 協議類型。

站在客戶端角度:

源IP:本機IP;
源埠:系統分配的埠;
目的IP:伺服器的IP;
目的埠:伺服器的埠;
協議類型:TCP;
站在伺服器的角度:

源IP:伺服器程序本機的IP;
源埠:伺服器綁定的埠(此處手動指定了9090);
目的IP:包含在收到的數據報中(客戶端的IP);
目的埠:包含在收到的數據報中(客戶端的埠);
協議類型:UDP;

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