使用Socket实现服务端与客户端通信
Socket
socket一般指套接字，将TCP/IP协议封装为几个简单的接口，应用层调用接口就能实现进程间的通信。通信的两个进程各自持有一个socket，双方通过socket提供的接口进行通信，socket是成对出现的。
socket通信实现过程
服务端创建ServerSocket对象，调用accept()方法监听请求，当接收到请求时，返回一个socket对象。
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);//创建ServerSocket对象时需要绑定一个端口
Socket accept = serverSocket.accept();客户端创建Socket对象，连接服务端，socket的构造函数包含两个参数，第一个是服务端的ip地址，因为服务端在本机，所以使用localhost，第二个参数是服务端运行的端口，就是在创建ServerSocket对象时绑定的端口。
socket = new Socket("localhost",8888);客户端和服务端分别通过各自持有的socket对象获取输入流和输出流。
InputStream is = socket.getInputStream();
OutputStream os = socket.getOutputStream();客户端和服务端可以通过输入流的read()方法发送消息和输出流的write()方法接收消息。
输入流和输出流的简单封装
虽然使用ObjectInputStream和ObjectOutputStream更加方便，但是为了更好的了解通信过程和方便开发，选择对InputSream和OutputStream进行封装，本文只封装了int和String类型。
读取一个int数据，read方法返回一个0-255范围的int数值，即8个bit，int有32个bit，所以需要读取4次，通过位运算整合为一个int变量。
public static int readInt(InputStream is) {
int[] values = new int[4];
try {
for (int i = 0; i < 4; i++) {
values[i] = is.read();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
int value = values[0]<<24 | values[1]<<16 | values[2]<<8 | values[3]<<0;
return value;
}发送一个int数据，需要将一个int数据拆分为4个部分，分4次发送。
public static void writeInt(OutputStream os,int value) {
int[] values = new int[4];
values[0] = (value>>24)&0xFF;
values[1] = (value>>16)&0xFF;
values[2] = (value>>8)&0xFF;
values[3] = (value>>0)&0xFF;
try{
for (int i = 0; i < 4; i++) {
os.write(values[i]);
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}读取一个String字符串，字符串长度不是固定的，read()方法虽然使用-1作为输入结束的标识，但是只有在发送方将输出流关闭时，read()才会接受到-1，否则将一直阻塞，所以需要在发送字符串前发送字符串的长度，并且因为是以byte数组的形式发送的，发送的长度也需要转换为byte数组的长度。接收时使用byte数组接收，并且String提供了将byte数组作为参数的构造方法。
public static String readString(InputStream is) {
int len = readInt(is);
byte[] sByte = new byte[len];
try {
is.read(sByte);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
String s = new String(sByte);
return s;
}发送一个String。
public static void writeString(OutputStream os,String s) {
byte[] bytes = s.getBytes();
int len = bytes.length;
writeInt(os,len);
try {
os.write(bytes);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}多线程实现服务端与多个客户端同时通信
为了能持续收发消息，客户端与服务端都需要使用死循环，但是没有收发消息的时候程序就会阻塞，因此需要使用多线程，将消息的监听和收发交给一个线程来控制，服务端一个线程用来和一个客户端进行通信。
服务端需要创建一个ServerThread类，继承Thread类，重写run()方法，并且这个类的对象需要持有与客户端通信的socket。
public class ServerThread extends Thread {
private Socket socket;
private InputStream is;
private OutputStream os;
public ServerThread(Socket socket){
this.socket = socket;
try {
is = socket.getInputStream();
os = socket.getOutputStream();
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
public Socket getSocket(){
return socket;
}
@Override
public void run() {
String infor = socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort();
IOUtil.writeString(os,infor+"你好");
while (true){
//等待客户端发送消息
String msg = IOUtil.readString(is);
String response = infor+">"+msg;
IOUtil.writeString(os,response);
}
}
}Server类只需要负责接收连接请求、创建和管理线程。
public class Server {
private ServerSocket serverSocket = null;
private HashMap<String,ServerThread> threads = new HashMap<>();
public void run() throws IOException {
serverSocket = new ServerSocket(8888);
System.out.println("服务端启动");
while (true){
System.out.println("正在监听");
Socket accept = serverSocket.accept();
String address = accept.getInetAddress()+":"+accept.getPort();
System.out.println("连接成功");
ServerThread serverThread = new ServerThread(accept);
threads.put(address,serverThread);
serverThread.start();
}
}
}客户端，实现一个简单的界面。
public class TestClient extends JFrame {
private Socket socket;
private InputStream is;
private OutputStream os;
private String response = "";
private JTextArea jTextArea;
public void init(){
setSize(800,600);
setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
setLocationRelativeTo(null);
setTitle("Client");
setLayout(null);
setBackground(Color.WHITE);
Font font = new Font(null,Font.BOLD,16);
try {
socket = new Socket("localhost",8888);
is = socket.getInputStream();
os = socket.getOutputStream();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
jTextArea = new JTextArea();
jTextArea.setBounds(0,0,800,500);
jTextArea.setFont(font);
add(jTextArea);
response = IOUtil.readString(is);
jTextArea.setText(response);
JTextField jTextField = new JTextField();
jTextField.setFont(font);
jTextField.setBounds(0,500,800,50);
add(jTextField);
jTextField.addActionListener(new ActionListener() {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
String text = jTextField.getText();
jTextField.setText("");
IOUtil.writeString(os,text);
}
});
setVisible(true);
recive();
}
public void recive(){
while (true){
String s = IOUtil.readString(is);
response += "\n"+s;
jTextArea.setText(response);
}
}
}运行结果
第一句是连接后服务端发送的消息，在最下方输入框输入要发送的内容
回车发送
服务端将发送的内容处理后发送回来，发送格式为ip:端口>发送的内容
两个客户端同时向服务端发送消息
客户端之间的通信
以服务端为中介，可以实现客户端之间的通信。客户端指定发送的消息类型，如私聊、群聊、文件等，指定接收的对象，将这些信息和要发送的内容封装成一个对象发送给服务端，服务端将消息转发给指定的客户端，就能实现客户端之间的通信。为了确定发送的对象，需要使每一个客户端都有唯一的标识，本文为了方便就使用ip地址+端口来标识。
为了便于演示，采用 "消息类型 接收对象 消息内容"三个部分作为输入格式，每个部分之间用空格隔开，实现客户端之间的一对一的通信和向所有客户端的广播。
实现查询客户端列表
在实现之前，可以先设计一个用来查看客户端列表的功能，在客户端向服务端发送指定的字符串，服务端返回所有连接的客户端的列表。我使用“allClients来表示这个指令。
修改Server类和ServerThread类，需要将Server中用于管理全部客户端的列表传给每个thread。
public class Server {
private ServerSocket serverSocket = null;
private HashMap<String,ServerThread> threads = new HashMap<>();
public void run() throws IOException {
serverSocket = new ServerSocket(8888);
System.out.println("服务端启动");
while (true){
System.out.println("正在监听");
Socket accept = serverSocket.accept();
String address = accept.getInetAddress()+":"+accept.getPort();
System.out.println("连接成功");
ServerThread serverThread = new ServerThread(accept,threads);
threads.put(address,serverThread);
serverThread.start();
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
new Server().run();
}
}public class ServerThread extends Thread {
private Socket socket;
private InputStream is;
private OutputStream os;
private HashMap<String,ServerThread> threads;
public ServerThread(Socket socket,HashMap<String,ServerThread> threads){
this.socket = socket;
this.threads = threads;
try {
is = socket.getInputStream();
os = socket.getOutputStream();
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
public Socket getSocket(){
return socket;
}
@Override
public void run() {
String infor = socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort();
IOUtil.writeString(os,infor+"你好");
while (true){
//等待客户端发送消息
String msg = IOUtil.readString(is);
String response = infor+">"+msg;
if(msg.split(" ")[0].equals("allClients")){
String users = "";
Iterator<String> iterator = threads.keySet().iterator();
while (iterator.hasNext()){
String user = iterator.next();
if (!user.equals(infor)){
users += "\n"+user;
}
}
response += users;
}
IOUtil.writeString(os,response);
}
}
}运行结果
首先运行三个客户端
实现这个功能后可以更方便地在客户端进行操作。
实现客户端间一对一的通信和广播
同样需要定义命令。使用“sto”作为私聊的命令，即"Send to one"的缩写。使用“sta”作为广播的命令，“send to all”。服务端接收到客户端的消息后，使用splite()方法将字符串按照空格划分，得到一个String数组，取出第一个字符串，判断消息类型，是私聊则取出第二个字符串即接收的客户端，在全部客户端中查询，存在这个客户端就把第三字符串发送过去，不存在就返回一个提示；是广播就遍历客户端发送消息内容（数组中第二个字符串），除去发送的客户端。
修改ServerThread类中的run方法
public void run() {
String infor = socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort();
IOUtil.writeString(os,infor+"你好");
while (true){
//等待客户端发送消息
String msg = IOUtil.readString(is);
String response = infor+">"+msg;
if(msg.split(" ")[0].equals("allClients")){
String users = "";
Iterator<String> iterator = threads.keySet().iterator();
while (iterator.hasNext()){
String user = iterator.next();
if (!user.equals(infor)){
users += "\n"+user;
}
}
response += users;
}else if (msg.split(" ")[0].equals("sto")){
String user = msg.split(" ")[1];
if (threads.keySet().contains(user)){
Socket userSocket = threads.get(user).getSocket();
try {
OutputStream userSocketOutputStream = userSocket.getOutputStream();
IOUtil.writeString(userSocketOutputStream,infor+"说:"+msg.split(" ")[2]);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}else {
response = response+"\n用户不存在";
}
}else if (msg.split(" ")[0].equals("sta")){
Iterator<String> users = threads.keySet().iterator();
while (users.hasNext()){
String user = users.next();
if (!user.equals(infor)){
Socket userSocket = threads.get(user).getSocket();
try {
OutputStream userOs = userSocket.getOutputStream();
IOUtil.writeString(userOs,infor+"说:"+msg.split(" ")[1]);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
IOUtil.writeString(os,response);
}
}运行结果
本文的实现方式较为简单，仅提供一个多线程通信的实现思路，实际开发过程需要严格定义通信协议，封装消息对象，消息类型也更多。
完整代码
Server类
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
public class Server {
private ServerSocket serverSocket = null;
private HashMap<String,ServerThread> threads = new HashMap<>();
public void run() throws IOException {
serverSocket = new ServerSocket(8888);
System.out.println("服务端启动");
while (true){
System.out.println("正在监听");
Socket accept = serverSocket.accept();
String address = accept.getInetAddress()+":"+accept.getPort();
System.out.println("连接成功");
ServerThread serverThread = new ServerThread(accept,threads);
threads.put(address,serverThread);
serverThread.start();
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
new Server().run();
}
}ServerThread类
import VedioOnline.Utils.IOUtil;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
public class ServerThread extends Thread {
private Socket socket;
private InputStream is;
private OutputStream os;
private HashMap<String,ServerThread> threads;
public ServerThread(Socket socket,HashMap<String,ServerThread> threads){
this.socket = socket;
this.threads = threads;
try {
is = socket.getInputStream();
os = socket.getOutputStream();
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
public Socket getSocket(){
return socket;
}
@Override
public void run() {
String infor = socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort();
IOUtil.writeString(os,infor+"你好");
while (true){
//等待客户端发送消息
String msg = IOUtil.readString(is);
String response = infor+">"+msg;
if(msg.split(" ")[0].equals("allClients")){
String users = "";
Iterator<String> iterator = threads.keySet().iterator();
while (iterator.hasNext()){
String user = iterator.next();
if (!user.equals(infor)){
users += "\n"+user;
}
}
response += users;
}else if (msg.split(" ")[0].equals("sto")){
String user = msg.split(" ")[1];
if (threads.keySet().contains(user)){
Socket userSocket = threads.get(user).getSocket();
try {
OutputStream userSocketOutputStream = userSocket.getOutputStream();
IOUtil.writeString(userSocketOutputStream,infor+"说:"+msg.split(" ")[2]);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}else {
response = response+"\n用户不存在";
}
}else if (msg.split(" ")[0].equals("sta")){
Iterator<String> users = threads.keySet().iterator();
while (users.hasNext()){
String user = users.next();
if (!user.equals(infor)){
Socket userSocket = threads.get(user).getSocket();
try {
OutputStream userOs = userSocket.getOutputStream();
IOUtil.writeString(userOs,infor+"说:"+msg.split(" ")[1]);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
IOUtil.writeString(os,response);
}
}
}TestClient类
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class TestClient extends JFrame {
private Socket socket;
private InputStream is;
private OutputStream os;
private String response = "";
private JTextArea jTextArea;
public void init(){
setSize(800,600);
setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
setLocationRelativeTo(null);
setTitle("Client");
setLayout(null);
setBackground(Color.WHITE);
Font font = new Font(null,Font.BOLD,16);
try {
socket = new Socket("localhost",8888);
is = socket.getInputStream();
os = socket.getOutputStream();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
jTextArea = new JTextArea();
jTextArea.setBounds(0,0,800,500);
jTextArea.setFont(font);
add(jTextArea);
response = IOUtil.readString(is);
jTextArea.setText(response);
JTextField jTextField = new JTextField();
jTextField.setFont(font);
jTextField.setBounds(0,500,800,50);
add(jTextField);
jTextField.addActionListener(new ActionListener() {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
String text = jTextField.getText();
jTextField.setText("");
IOUtil.writeString(os,text);
}
});
setVisible(true);
recive();
}
public void recive(){
while (true){
String s = IOUtil.readString(is);
response += "\n"+s;
jTextArea.setText(response);
}
}
public static void main(String[] args) {
TestClient t = new TestClient();
t.init();
}
}IOUtil类
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
public class IOUtil {
/**
* 接收int类型数据
* @param is 输入流
* @return 输入流的前四位，整合为一个int数据
*/
public static int readInt(InputStream is) {
int[] values = new int[4];
try {
for (int i = 0; i < 4; i++) {
values[i] = is.read();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
int value = values[0]<<24 | values[1]<<16 | values[2]<<8 | values[3]<<0;
return value;
}
/**
* 输出一个int类型的数据
* @param os 输出流
* @param value 要发送的int数据
*/
public static void writeInt(OutputStream os,int value) {
int[] values = new int[4];
values[0] = (value>>24)&0xFF;
values[1] = (value>>16)&0xFF;
values[2] = (value>>8)&0xFF;
values[3] = (value>>0)&0xFF;
try{
for (int i = 0; i < 4; i++) {
os.write(values[i]);
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 获取string输入
* @param is 输入流
* @return 输入的string
*/
public static String readString(InputStream is) {
int len = readInt(is);
byte[] sByte = new byte[len];
try {
is.read(sByte);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
String s = new String(sByte);
return s;
}
/**
* 发送string
* @param os 输出流
* @param s 要发送的字符串
*/
public static void writeString(OutputStream os,String s) {
byte[] bytes = s.getBytes();
int len = bytes.length;
writeInt(os,len);
try {
os.write(bytes);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
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