什么是Socket?

Socket是一个抽象的概念，一个应用程序通过Socket建立一个远程连接，而Socket内部通过TCP/IP协议把数据传送至网络。

简单的来说，Socket就是套接字，由IP地址和端口号（范围是0~65535）组成，端口号是由操作系统随机分配的，但是小于1024的端口号是特权端口，一般都是需要管理员权限，用户使用时可能会和系统中某个应用程序发送冲突，因此，用户一般能随意使用的端口号都要大于1024。通过端口号，Socket才能正确连接本机中的应用程序。

那么如何来使用Socket来进行网络通信呢？其实需要两个Socket就可以了，一个Socket充当服务器端，一直处于监听指定端口状态，也就是ServerSocket，他的内容就是指定IP地址和指定端口号。另一个Socket充当客户端，必须主动连接服务器的IP地址和端口号，所以这个Socket的内容就是服务器的IP地址和服务器的端口号。这样客户端就和服务器实现了网络连接，从而能进行网络通信。

TCP编程

在网络协议中TCP协议是一种可靠传输、面向连接的协议，而TCP编程是使用TCP协议实现的，主要使用的就是Socket类，通过Socket可以建立服务器端与客户端的连接，从而实现客户端与服务器端的交互，比如人机问答等程序。

一个实例：TCP实现人机聊天程序

服务器端

准备一个Map集合，用来问题和答案，如果客户端发出的提问，问题库中没有，则返回null，

首先创建一个ServerSocket对象，监听9999端口，通过死循环使服务器一直处于监听状态，使用

accept()方法接收来自客户端的连接，返回Socket对象。

然后通过getInputStream()方法，获取到来自该Socket对象发出的的提问，并通过字符输入流进行包装，提高读取效率。

最后将从map集合中找到的答案，封装到字符输出流中，通过getOutputStream()方法返回给Socket对象。实现一次问答流程。代码如下：

package com.fulian.tcp.demo02;import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class ChatServer {public static void main(String[] args) {Map<String, String> chatMap = new HashMap<String, String>() {{put("你好", "你好呀");put("hi", "hi~");put("hello", "哈喽");put("吃了吗", "没呢，你呢");put("孤勇者", "爱你孤身走暗巷");put("有请潘周聃", "潘周聃，今年29岁，苏黎世理工大学.....");put("很高兴认识你", "我也是哦");}};try (ServerSocket server = new ServerSocket(9999)) {while (true) {// 发生客户端连接Socket client = server.accept();// 获取该客户端的IP地址String clientIP = client.getInetAddress().getHostAddress();try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(client.getOutputStream()))) {// 获取该客户端的提问String question = reader.readLine();System.out.println("【服务器】来自客户端" + clientIP + "的提问：" + question);// 获取该问题的答案String answer = chatMap.get(question);answer = answer == null ? "我不知道你在说什么" : answer;// 发送答案至客户端writer.write(answer);writer.flush();}}} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}
}

客户端

首先创建一个Socket对象，传入服务器IP地址和端口号，通过Scanner对象获取用户提问。

然后通过getOutputStream输出流，将问题发往指定Socket对象，这里使用BufferedWriter进行包装。

发送完毕后，调用shutdownOutput()，暂停结束本次输出，可以理解为：客户端结束发送告知服务器：我发完了。

服务器端响应后，通过getOutputStream()输入流，返回给客户端答案这里使用BufferedReader进行包装。实现一次问答流程。代码如下：

package com.fulian.tcp.demo02;import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;public class ChatClient {public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);while (true) {// 创建Scoket，连接服务器try (Socket client = new Socket("192.168.254.169", 9999);BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(client.getOutputStream()));BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()))) {// 获取控制台的输入（问题）String question = input.nextLine();if (question.equals("over")) {break;}// 发送问题至服务器writer.write(question);writer.flush();// 暂停结束本次输出client.shutdownOutput();// 来自服务器的答案String answer = reader.readLine();System.out.println("【客户端】来自服务器的回答：" + answer);} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}System.out.println("Game over!");}
}

运行结果：

UDP编程

在网络协议中TCP协议是一种簿可靠传输、面无连接的协议，而UDP编程是使用UDP协议实现的，既然UDP协议是无连接的，那么就不能使用流进行网络通信，因此就只能使用数据包进行网络通信。使用UDP编程可以实现客户端与客户端之间的通信，比如一对一模拟聊天程序、一对多模拟对讲机程序等。

一个实例：发送端和接收端的聊天程序

发送端

首先，创建一个Socket监听8100端口（本机），这里的Socket是DatagramSocket，内部封装UDP协议。并提前创建了两个数据包DatagramPacket，sendPacket发送包：包括一个byte数组（缓冲区，用于存放发送到接收端的数据），和接收端的IP地址和端口号（8101），receivePacket接收包：包括一个空数组（缓冲区，用于接收到接收端的数据）。

发送数据时：通过setData()方法，将发送内容并转换成字符串存储到之前定义的空数组中，调用send()方法，实现数据的发送。

接收数据时：通过receive(receivePacket)方法，将接收到的内容传入之前receivePacket包定义的空数组，如果收到的是字符串，通过DatagramPacket返回的getOffset()和getLength()确定数据在缓冲区的起止位置，并转成字符串，实现数据的接收。实现一次聊天，代码如下：

package com.fulian.udp.demo02;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.SocketException;
import java.util.Scanner;public class ChatA {public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);// 客户端A监听8100端口try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8100);){// 提前创建两个Packet数据包，分别用于发送和接收DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024, // 数据new InetSocketAddress("192.168.254.136", 8101)); // 目的地DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);while(true) {// 发送System.out.print("你说：");String sendContent = input.nextLine();sendPacket.setData(sendContent.getBytes());socket.send(sendPacket);if(sendContent.equals("over")) {System.out.println("你已退出聊天！");break;}// 接收socket.receive(receivePacket);String receiveContent = new String(receivePacket.getData(),receivePacket.getOffset(),receivePacket.getLength());if(receiveContent.equals("over")) {System.out.println("对方已退出聊天！");break;}System.out.println("他说：" + receiveContent);}} catch (SocketException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}
}

接收端

整体思路和发送端一致，但是流程是先接收再发送。代码如下：

package com.fulian.udp.demo02;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.SocketException;
import java.util.Scanner;public class ChatB {public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);// 客户端B监听8101端口try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8101);){// 提前创建两个Packet数据包，分别用于发送和接收DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024, // 数据new InetSocketAddress("192.168.254.136", 8100)); // 目的地DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);while(true) {// 接收socket.receive(receivePacket);String receiveContent = new String(receivePacket.getData(),receivePacket.getOffset(),receivePacket.getLength());if(receiveContent.equals("over")) {System.out.println("对方已退出聊天！");break;}System.out.println("他说：" + receiveContent);// 发送System.out.print("你说：");String sendContent = input.nextLine();sendPacket.setData(sendContent.getBytes());socket.send(sendPacket);if(sendContent.equals("over")) {System.out.println("你已退出聊天！");break;}}} catch (SocketException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}
}

运行结果：

另一个实例：多人对讲机

思路：实现多人对讲机功能，先准备一个map集合，组内成员的IP地址作为键，DatagramPacket发送包作为值，存放组内成员的IP地址和端口，可以将发送端定义成管理员，管理员先作为发送端进行发送，其他用户作为接收端进行监听，每个用户在发送和接收时处于一直循环状态，当听到某条指令比如“over”时，其他用户会进行判断，进行管理员权限转让，从而实现对讲功能。

代码如下：

首位管理员（先作为发送端）

package com.fulian.udp.demo03;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.SocketException;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;public class ChatA {public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);// 客户端A监听8100端口(首位管理员)try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8100);){// 提前创建两个Packet数据包，分别用于发送和接收// map集合存放组内成员的IP地址和端口Map<String, DatagramPacket> map = new LinkedHashMap<String, DatagramPacket>(){{put("192.168.254.162",new DatagramPacket(new byte[1024],1024,new InetSocketAddress("192.168.254.162", 8101)));put("192.168.254.168",new DatagramPacket(new byte[1024],1024,new InetSocketAddress("192.168.254.168", 8102)));put("192.168.254.158",new DatagramPacket(new byte[1024],1024,new InetSocketAddress("192.168.254.158", 8103)));put("192.168.254.120",new DatagramPacket(new byte[1024],1024,new InetSocketAddress("192.168.254.120", 8104)));put("192.168.254.136",new DatagramPacket(new byte[1024],1024,new InetSocketAddress("192.168.254.136", 8105)));}};DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);Set<Entry<String, DatagramPacket>> set = map.entrySet();while(true) {while(true) {// 发送System.out.print("你说：");String sendContent = input.nextLine();for(Entry<String, DatagramPacket> e : set) {e.getValue().setData(sendContent.getBytes());socket.send(e.getValue());}// 当发送的内容是“over其他用户”时结束发言if(sendContent.equals("overB") || sendContent.equals("overC") ||sendContent.equals("overD") || sendContent.equals("overE") ) {System.out.println("结束发言！");break;}}// 接收while(true) {socket.receive(receivePacket);String receiveContent = new String(receivePacket.getData(),receivePacket.getOffset(),receivePacket.getLength());// 当监听到的内容是“overA”时发言if(receiveContent.endsWith("overA")) {System.out.println("开始发言");break;}System.out.println(receivePacket.getAddress() + ":" + receiveContent);}}} catch (SocketException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}
}

组内成员（先作为接收端）

package com.fulian.udp.demo03;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.SocketException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;public class ChatF {public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);// 客户端F监听8105端口try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8105);){// 提前创建两个Packet数据包，分别用于发送和接收// FMap<String, DatagramPacket> map = new LinkedHashMap<String, DatagramPacket>(){{put("192.168.254.162",new DatagramPacket(new byte[1024],1024,new InetSocketAddress("192.168.254.162", 8101)));put("192.168.254.168",new DatagramPacket(new byte[1024],1024,new InetSocketAddress("192.168.254.168", 8102)));put("192.168.254.158",new DatagramPacket(new byte[1024],1024,new InetSocketAddress("192.168.254.158", 8103)));put("192.168.254.120",new DatagramPacket(new byte[1024],1024,new InetSocketAddress("192.168.254.120", 8104)));put("192.168.254.136",new DatagramPacket(new byte[1024],1024,new InetSocketAddress("192.168.254.136", 8100)));}};DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);Set<Entry<String, DatagramPacket>> set = map.entrySet();while(true) {// 接收while(true) {socket.receive(receivePacket);String receiveContent = new String(receivePacket.getData(),receivePacket.getOffset(),receivePacket.getLength());// 当监听到的内容是“overF”时发言if(receiveContent.endsWith("overF")) {System.out.println("开始发言");break;}System.out.println(receivePacket.getAddress() + ":" + receiveContent);}while(true) {// 发送System.out.print("你说：");String sendContent = input.nextLine();// Afor(Entry<String, DatagramPacket> e : set) {e.getValue().setData(sendContent.getBytes());socket.send(e.getValue());}// 当发送的内容是“over其他用户”时结束发言if(sendContent.equals("overA") || sendContent.equals("overB") || sendContent.equals("overC") ||sendContent.equals("overD") || sendContent.equals("overE") ) {System.out.println("结束发言！");break;}}}} catch (SocketException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}
}

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