簡易的 Java Socket Programming

簡單Socket Programming從0到1

Socket 為何？

• Socket 最早緣起於 Unix，而在 Unix 的檔案可以用開啟open -> 讀寫write/read -> 關閉close的模式來操作，所以 Socket 在 Unix 當中也遵循這樣的操作模式，算是一種文件，Socket 所提供的 API 就是可以進行的操作（開啟/關閉、讀寫）。
• 使用 TCP/IP 協定的程式都是採用Socket來進行連接傳輸的介面，最常見的例子就是網頁瀏覽器，底層都是用 Socket 去做連接通信的介面。

Socket 架構圖解

Java Socket API

簡單了解 Socket 為何後，接著就要來看在 Java 當中程式怎麼寫了。Socket Programming 採用 Server/Client（以下簡稱S/C架構)的架構來實作，所以下面列出幾個簡單觀念先了解後會更快上手:

• S/C架構下的程式進行通訊，Server 端需要提供一個固定位置（一個 IP:Port 或 Domain Name )，Client 要連接就要先知道這位置。
• 在 Java 當中 S/C 架構就是對應到ServerSocket和Socket兩個物件，Server 端用ServerSocket.listen()來監聽 Client 端，Client 端用 Socket 和 Server 端做連接，Server端用ServerSocket.accept()來取得和 Client 端連線的 Socket 物件。
• 當 Server 和 Client 連接後，就可以用socket.getInputStream()和socket.getOutputStream()來做資料的讀寫傳輸。
• 最後資料傳遞完後，記得要呼叫socket.close()來關閉所有使用到的 Sockets。

程式實作

Server端

	import java.io.DataInputStream;
	import java.io.DataOutputStream;
	import java.io.IOException;
	import java.net.ServerSocket;
	import java.net.Socket;
	import java.util.concurrent.ExecutorService;
	import java.util.concurrent.Executors;
	public class Server {
	public static final int LISTEN_PORT = 5987;
	public void listenRequest() {
	ServerSocket serverSocket = null;
	ExecutorService threadExecutor = Executors.newCachedThreadPool();
	try {
	serverSocket = new ServerSocket(LISTEN_PORT);
	System.out.println("Server listening requests...");
	while (true) {
	Socket socket = serverSocket.accept();
	threadExecutor.execute(new RequestThread(socket));
	}
	}
	catch (IOException e) {
	e.printStackTrace();
	}
	finally {
	if (threadExecutor != null)
	threadExecutor.shutdown();
	if (serverSocket != null)
	try {
	serverSocket.close();
	}
	catch (IOException e) {
	e.printStackTrace();
	}
	}
	}
	/**
	* @param args
	*/
	public static void main(String[] args) {
	Server server = new Server();
	server.listenRequest();
	}
	/**
	* 處理Client端的Request執行續。
	*/
	class RequestThread implements Runnable {
	private Socket clientSocket;
	public RequestThread(Socket clientSocket) {
	this.clientSocket = clientSocket;
	}
	/* (non-Javadoc)
	* @see java.lang.Runnable#run()
	*/
	@Override
	public void run() {
	System.out.printf("有%s連線進來!\n", clientSocket.getRemoteSocketAddress());
	DataInputStream input = null;
	DataOutputStream output = null;
	try {
	input = new DataInputStream(this.clientSocket.getInputStream());
	output = new DataOutputStream(this.clientSocket.getOutputStream());
	while (true) {
	output.writeUTF(String.format("Hi, %s!\n", clientSocket.getRemoteSocketAddress()));
	output.flush();
	// TODO 處理IO，這邊定義protocol協定！！
	break;
	}
	}
	catch (IOException e) {
	e.printStackTrace();
	}
	finally {
	try {
	if (input != null)
	input.close();
	if (output != null)
	output.close();
	if (this.clientSocket != null && !this.clientSocket.isClosed())
	this.clientSocket.close();
	}
	catch (IOException e) {
	e.printStackTrace();
	}
	}
	}
	}
	}

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Client端

	import java.io.DataInputStream;
	import java.io.DataOutputStream;
	import java.io.IOException;
	import java.util.Scanner;
	public class Client {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
	String host = "";
	int port = 5987;
	Socket socket = null;
	Scanner consoleInput = new Scanner(System.in);
	System.out.println("請輸入Server端位址");
	host = consoleInput.nextLine();
	try {
	socket = new Socket(host, port);
	DataInputStream input = null;
	DataOutputStream output = null;
	try {
	input = new DataInputStream(socket.getInputStream());
	output = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
	while (true) {
	System.out.println(input.readUTF());
	break;
	}
	}
	catch (IOException e) {
	}
	finally {
	if (input != null)
	input.close();
	if (output != null)
	output.close();
	}
	}
	catch (IOException e) {
	e.printStackTrace();
	}
	finally {
	if (socket != null)
	socket.close();
	if (consoleInput != null)
	consoleInput.close();
	}
	}
	}

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程式解說

• ServerSocket serverSocket = new ServerSocket( port )當中的 port 使用上必須是唯一的，因為 port 是用來辨識電腦上每個獨立的服務，每個不同的服務所使用的 port 就會不同，可用的 port 範圍從0~65536，前1024個 port 是 TCP/IP 欲留著給一些特定協定使用（例如：HTTP=80, FTP=21），所以程式的 port 只能使用大於1024之後的整數。
• Server 端採用允許多個 Client 端連接的簡單多執行緒連線架構，其思路為每一個 Client 連線就用一個執行緒來處理，在ServerSocket.accept()呼叫後會回傳一個和目前 Client 連線的 Socket ，我們將此 Socket 傳遞給執行緒做後續的處理，而ServerSocket可以繼續listen()來達到多個 Client 連接的架構。
• 程式當中是使用DataInput/OutputStream來處理 IO 資料傳遞，當然你可以照你的需求來使用不同的 IO Stream。
• 取得 IO Stream 後就可以依照你所定義的 protocol 來做資料的傳遞，程式當中是 Server 端回傳一個訊息給 Client 端，然後 Client 端取得後印出。