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上一篇：Java網絡編程從入門到精通（12）：使用isReachable方法探測主機是否可以連通
網絡應用分為客戶端和服務端兩部分，而Socket類是負責處理客戶端通信的Java類。通過這個類可以連接到指定IP或域名的服務器上，并且可以和服務器互相發送和接受數據。在本文及后面的數篇文章中將詳細討論Socket類的使用，內容包括Socket類基礎、各式各樣的連接方式、get和set方法、連接過程中的超時以及關閉網絡連接等。
在本文中，我們將討論使用Socket類的基本步驟和方法。一般網絡客戶端程序在連接服務程序時要進行以下三步操作。
1.
連接服務器
2.
發送和接收數據
3.
關閉網絡連接
一、連接服務器
在客戶端可以通過兩種方式來連接服務器，一種是通過IP的方式來連接服務器，而另外一種是通過域名方式來連接服務器。
其實這兩種方式從本質上來看是一種方式。在底層客戶端都是通過IP來連接服務器的，但這兩種方式有一定的差異，如果通過IP方式來連接服務端程序，客戶端只簡單地根據IP進行連接，如果通過域名來連接服務器，客戶端必須通過DNS將域名解析成IP，然后再根據這個IP來進行連接。
在很多程序設計語言或開發工具中（如C/C++、Delphi）使用域名方式連接服務器時必須自己先將域名解析成IP，然后再通過IP進行連接，而在Java中已經將域名解析功能包含在了Socket類中，因此，我們只需象使用IP一樣使用域名即可。
通過Socket類連接服務器程序最常用的方法就是通過Socket類的構造函數將IP或域名以及端口號作為參數傳入Socket類中。Socket類的構造函數有很多重載形式，在這一節只討論其中最常用的一種形式：public Socket(String host, int
port)。從這個構造函數的定義來看，只需要將IP或域名以及端口號直接傳入構造函數即可。下面的代碼是一個連接服務端程序的例子程序：
package mysocket;
import java.net.*;
public class MyConnection
{
public static void main(String[] args)
{
try
{
if (args.length > 0)
{
Socket socket = new Socket(args[0], 80);
System.out.println(args[0] + "已連接成功!");
}
else
System.out.println("請指定IP或域名！");
}
catch (Exception e)
{
System.err.println("錯誤信息：" + e.getMessage());
}
}
}
在上面的中，通過命令行參數將IP或域名傳入程序，然后通過Socket socket = new
Socket(args[0], 80)連接通過命令行參數所指定的IP或域名的80端口。由于Socket類的構造函數在定義時使用了throws，因此，在調用Socket類的構造函數時，必須使用try…catch語句來捕捉錯誤，或者對main函數使用throws語句來拋出錯誤。
測試正確的IP
java mysocket.MyConnection 127.0.0.1
輸出結果：127.0.0.1已經連接成功！
測試錯誤的IP
java mysocket.MyConnection 10.10.10.10
輸出結果：錯誤信息：Connection timed out: connect
注：10.10.10.10是一個并不存在的IP，如果這個IP在你的網絡中存在，請使用其它的不存在的IP。
測試正確的域名
java mysocket.MyConnection www.ptpress.com.cn
輸出結果：www.ptpress.com.cn已經連接成功！
測試錯誤的域名
java mysocket.MyConnection www.ptpress1.com.cn
輸出結果：錯誤信息：www.ptpress1.com.cn
使用Socket類連接服務器可以判斷一臺主機有哪些端口被打開。下面的代碼是一個掃描本機有哪些端口被打開的程序。
package mysocket;
import java.net.*;
public class MyConnection1 extends Thread
{
private int minPort, maxPort;
public MyConnection1(int minPort, int maxPort)
{
this.minPort = minPort;
this.maxPort = maxPort;
}
public void run()
{
for (int i = minPort; i <= maxPort; i++)
{
try
{
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", i);
System.out.println(String.valueOf(i) + ":ok");
socket.close();
}
catch (Exception e)
{
}
}
}
public static void main(String[] args)
{
int minPort = Integer.parseInt(args[0]), maxPort = Integer
.parseInt(args[1]);
int threadCount = Integer.parseInt(args[2]);
int portIncrement = ((maxPort - minPort + 1) / threadCount)
+ (((maxPort - minPort + 1) % threadCount) == 0 ? 0 : 1);
MyConnection1[] instances = new MyConnection1[threadCount];
for (int i = 0; i < threadCount; i++)
{
instances[i] = new MyConnection1(minPort + portIncrement * i, minPort
+ portIncrement - 1 + portIncrement * i);
instances[i].start();
}
}
}
上面代碼通過一個指定的端口范圍（如1至1000），并且利用多線程將這個端口范圍分成不同的段進行掃描，這樣可以大大提高掃描的效率。
可通過如下命令行去運行例程4-2。
java mysocket.MyConnection1 1000 3000 20
二、發送和接收數據
在Socket類中最重要的兩個方法就是getInputStream和getOutputStream。這兩個方法分別用來得到用于讀取和寫入數據的InputStream和OutputStream對象。在這里的InputStream讀取的是服務器程序向客戶端發送過來的數據，而OutputStream是客戶端要向服務端程序發送的數據。
在編寫實際的網絡客戶端程序時，是使用getInputStream，還是使用getOutputStream，以及先使用誰后使用誰由具體的應用決定。如通過連接郵電出版社網站(www.ptpress.com.cn)的80端口（一般為HTTP協議所使用的默認端口），并且發送一個字符串，最后再讀取從www.ptpress.com.cn返回的信息。
package mysocket;
import java.net.*;
import java.io.*;
public class MyConnection2
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
Socket socket = new Socket("www.ptpress.com.cn", 80);
// 向服務端程序發送數據
OutputStream ops = socket.getOutputStream();
OutputStreamWriter opsw = new OutputStreamWriter(ops);
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(opsw);
bw.write("hello world\r\n\r\n");
bw.flush();
// 從服務端程序接收數據
InputStream ips = socket.getInputStream();
InputStreamReader ipsr = new InputStreamReader(ips);
BufferedReader br = new BufferedReader(ipsr);
String s = "";
while((s = br.readLine()) != null)
System.out.println(s);
socket.close();
}
}
在編寫上面代碼時要注意如下兩點：
1. 為了提高數據傳輸的效率，Socket類并沒有在每次調用write方法后都進行數據傳輸，而是將這些要傳輸的數據寫到一個緩沖區里（默認是8192個字節），然后通過flush方法將這個緩沖區里的數據一起發送出去，因此，bw.flush();是必須的。
2. 在發送字符串時之所以在Hello World后加上 “\r\n\r\n”，這是因為HTTP協議頭是以“\r\n\r\n”作為結束標志（HTTP協議的詳細內容將在以后講解），因此，通過在發送字符串后加入“\r\n\r\n”，可以使服務端程序認為HTTP頭已經結束，可以處理了。如果不加“\r\n\r\n”，那么服務端程序將一直等待HTTP頭的結束，也就是“\r\n\r\n”。如果是這樣，服務端程序就不會向客戶端發送響應信息，而br.readLine()將因無法讀以響應信息面被阻塞，直到連接超時。
三、關閉網絡連接
到現在為止，我們對Socket類的基本使用方法已經有了初步的了解，但在Socket類處理完數據后，最合理的收尾方法是使用Socket類的close方法關閉網絡連接。雖然在中已經使用了close方法，但使網絡連接關閉的方法不僅僅只有close方法，下面就讓我們看看Java在什么情況下可以使網絡連接關閉。
可以引起網絡連接關閉的情況有以下4種：
1. 直接調用Socket類的close方法。
2. 只要Socket類的InputStream和OutputStream有一個關閉，網絡連接自動關閉（必須通過調用InputStream和OutputStream的close方法關閉流，才能使網絡可愛接自動關閉）。
3. 在程序退出時網絡連接自動關閉。
4. 將Socket對象設為null或未關閉最使用new Socket(…)建立新對象后，由JVM的垃圾回收器回收為Socket對象分配的內存空間后自動關閉網絡連接。
雖然這4種方法都可以達到同樣的目的，但一個健壯的網絡程序最好使用第1種或第2種方法關閉網絡連接。這是因為第3種和第4種方法一般并不會馬上關閉網絡連接，如果是這樣的話，對于某些應用程序，將會遺留大量無用的網絡連接，這些網絡連接會占用大量的系統資源。
在Socket對象被關閉后，我們可以通過isClosed方法來判斷某個Socket對象是否處于關閉狀態。然而使用isClosed方法所返回的只是Socket對象的當前狀態，也就是說，不管Socket對象是否曾經連接成功過，只要處于關閉狀態，isClosed就返回true。如果只是建立一個未連接的Socket對象，isClose則會返回false。如下面的代碼將輸出false。
Socket socket = new Socket();
System.out.println(socket.isClosed());
除了isClose方法，Socket類還有一個isConnected方法來判斷Socket對象是否連接成功。看到這個名字，也許讀者會產生誤解。其實isConnected方法所判斷的并不是Socket對象的當前連接狀態，而是Socket對象是否曾經連接成功過，如果成功連接過，即使現在isClose返回true，isConnected仍然返回true。因此，要判斷當前的Socket對象是否處于連接狀態，必須同時使用isClose和isConnected方法，即只有當isClose返回false，isConnected返回true的時候Socket對象才處于連接狀態。下面的代碼演示了上述Socket對象的各種狀態的產生過程。
package mysocket;
import java.net.*;
public class MyCloseConnection
{
public static void printState(Socket socket, String name)
{
System.out.println(name + ".isClosed():" + socket.isClosed());
System.out.println(name + ".isConnected():" + socket.isConnected());
if (socket.isClosed() == false && socket.isConnected() == true)
System.out.println(name + "處于連接狀態!");
else
System.out.println(name + "處于非連接狀態!");
System.out.println();
}
public static void main(String[] args) throws Exception
{
Socket socket1 = null, socket2 = null;
socket1 = new Socket("www.ptpress.com.cn", 80);
printState(socket1, "socket1");
socket1.getOutputStream().close();
printState(socket1, "socket1");
socket2 = new Socket();
printState(socket2, "socket2");
socket2.close();
printState(socket2, "socket2");
}
}
運行上面的代碼后，將有如下的輸出結果：
socket1.isClosed():false
socket1.isConnected():true
socket1處于連接狀態!
socket1.isClosed():true
socket1.isConnected():true
socket1處于非連接狀態!
socket2.isClosed():false
socket2.isConnected():false
socket2處于非連接狀態!
socket2.isClosed():true
socket2.isConnected():false
socket2處于非連接狀態!
從輸出結果可以看出，在socket1的OutputStream關閉后，socket1也自動關閉了。而在上面的代碼我們可以看出，對于一個并未連接到服務端的Socket對象socket2，它的isClosed方法為false，而要想讓socket2的isClosed方法返回true，必須使用socket2.close顯示地調用close方法。
雖然在大多數的時候可以直接使用Socket類或輸入輸出流的close方法關閉網絡連接，但有時我們只希望關閉OutputStream或InputStream，而在關閉輸入輸出流的同時，并不關閉網絡連接。這就需要用到Socket類的另外兩個方法：shutdownInput和shutdownOutput，這兩個方法只關閉相應的輸入、輸出流，而它們并沒有同時關閉網絡連接的功能。和isClosed、isConnected方法一樣，Socket類也提供了兩個方法來判斷Socket對象的輸入、輸出流是否被關閉，這兩個方法是isInputShutdown()和isOutputShutdown()。下面的代碼演示了只關閉輸入、輸出流的過程：
package mysocket;
import java.net.*;
public class MyCloseConnection1
{
public static void printState(Socket socket)
{
System.out.println("isInputShutdown:" + socket.isInputShutdown());
System.out.println("isOutputShutdown:" + socket.isOutputShutdown());
System.out.println("isClosed:" + socket.isClosed());
System.out.println();
}
public static void main(String[] args) throws Exception
{
Socket socket = new Socket("www.ptpress.com.cn", 80);
printState(socket);
socket.shutdownInput();
printState(socket);
socket.shutdownOutput();
printState(socket);
}
}
在運行上面的代后，將得到如下的輸出結果：
isInputShutdown:false
isOutputShutdown:false
isClosed:false
isInputShutdown:true
isOutputShutdown:false
isClosed:false
isInputShutdown:true
isOutputShutdown:true
isClosed:false
從輸出結果可以看出，isClosed方法一直返回false，因此，可以肯定，shutdownInput和shutdownOutput并不影響Socket對象的狀態。
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