Socket编程实现简易聊天室

时间:2022-01-17 10:07:30

 

1.Socket基础知识

  Socket(套接字)用于描述IP地址和端口,是通信链的句柄,应用程序可以通过Socket向网络发出请求或者应答网络请求。

  Socket是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元,是对网络通信过程中端点的抽象表示,包含了进行网络通信所必需的5种信息:连接所使用的协议、本地主机的IP地址、本地进程的协议端口、远地主机的IP地址以及远地进程的协议端口。

1.1 Socket的传输模式

  Socket有两种主要的操作方式:面向连接的和无连接的。(TCP/UDP)

  面向连接的Socket操作就像一部电话,Socket必须在发送数据之前与目的地的Socket取得连接,一旦连接建立了,Socket就可以使用一个流接口进行打开、读写以及关闭操作。并且,所有发送的数据在另一端都会以相同的顺序被接收。

  无连接的Socket操作就像一个邮件投递,每一个数据报都是一个独立的单元,它包含了这次投递的所有信息(目的地址和要发送的内容)。在这个模式下的Socket不需要连接目的地Socket,它只是简单的投出数据报。

  由此可见,无连接的操作是快速高效的,但是数据安全性不佳;面向连接的操作效率较低,但数据的安全性较好。

  本文主要介绍的是面向连接的Socket操作。

1.2 Socket的构造方法

  Java在包java.net中提供了两个类Socket和ServerSocket,分别用来表示双向连接的Socket客户端和服务器端。

  Socket的构造方法如下:

  (1)Socket(InetAddress address, int port);

  (2)Socket(InetAddress address, int port, boolean stream);

  (3)Socket(String host, int port);

  (4)Socket(String host, int port, boolean stream);

  (5)Socket(SocketImpl impl);

  (6)Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort);

  (7)Socket(InetAddress address, int port, InetAddrss localAddr, int localPort);

  ServerSocket的构造方法如下:

  (1)ServerSocket(int port);

  (2)ServerSocket(int port, int backlog);

  (3)ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr);

  其中,参数address、host和port分别是双向连接中另一方的IP地址、主机名和端口号;参数stream表示Socket是流Socket还是数据报Socket;参数localAddr和localPort表示本地主机的IP地址和端口号;SocketImpl是Socket的父类,既可以用来创建ServerSocket,也可以用来创建Socket。

  如下的代码在服务器端创建了一个ServerSocket:

Socket编程实现简易聊天室
1   try {
2   ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(50000); //创建一个ServerSocket,用于监听客户端Socket的连接请求
3    while(true) {
4    Socket socket = serverSocket.accept();     //每当接收到客户端的Socket请求,服务器端也相应的创建一个Socket
5       //todo开始进行Socket通信
6    }
7   }catch (IOException e) {
8    e.printStackTrace();
9   }
Socket编程实现简易聊天室

  其中,50000是我们自己选择的用来进行Socket通信的端口号,在创建Socket时,如果该端口号已经被别的服务占用,将会抛出异常。

  通过以上的代码,我们创建了一个ServerSocket在端口50000监听客户端的请求。accept()是一个阻塞函数,就是说该方法被调用后就会一直等待客户端的请求,直到有一个客户端启动并请求连接到相同的端口,然后accept()返回一个对应于该客户端的Socket。

  那么,如何在客户端创建并启动一个Socket呢?

1   try {
2    socket = new Socket("192.168.1.101", 50000); //192.168.1.101是服务器的IP地址,50000是端口号
3     //todo开始进行Socket通信
4   } catch (IOException e) {
5    e.printStackTrace();
6 }

   至此,客户端和服务器端都建立了用于通信的Socket,接下来就可以由各自的Socket分别打开各自的输入流和输出流进行通信了。

1.3输入流和输出流

  Socket提供了方法getInputStream()和getOutPutStream()来获得对应的输入流和输出流,以便对Socket进行读写操作,这两个方法的返回值分别是InputStream和OutPutStream对象。

  为了便于读写数据,我们可以在返回的输入输出流对象上建立过滤流,如PrintStream、InputStreamReader和OutputStreamWriter等。

1.4关闭Socket

  可以通过调用Socket的close()方法来关闭Socket。在关闭Socket之前,应该先关闭与Socket有关的所有输入输出流,然后再关闭Socket。

 

2.简易聊天室

  下面就来说说如何通过Socket编程实现一个简易聊天室。客户端完成后的运行效果如图1所示。

Socket编程实现简易聊天室

  图1 运行效果

  在该客户端的界面中,使用了一个TextView控件来显示聊天记录。为了方便查看,将两个用户也放到了一个界面中,实际上应该启动两个模拟器,分别作为两个用户的客户端,此处是为了方便操作才这么做的。

2.1服务器端ServerSocket的实现

  在该实例中,我们在MyEclipse中新建了一个Java工程作为服务器端。在该Java工程中,我们应该完成以下的操作。

  (1)指定端口实例化一个ServerSocket,并调用ServerSocket的accept()方法在等待客户端连接期间造成阻塞。

  (2)每当接收到客户端的Socket请求时,服务器端也相应的创建一个Socket,并将该Socket存入ArrayList中。与此同时,启动一个ServerThread线程来为该客户端Socket服务。

  以上两步操作,可以通过以下的代码来实现:

Socket编程实现简易聊天室
 1   /*
2    * Class : MyServer类,用于监听客户端Socket连接请求
3    * Author : 博客园-依旧淡然
4    */
5   public class MyServer {
6   
7    //定义ServerSocket的端口号
8    private static final int SOCKET_PORT = 50000;
9    //使用ArrayList存储所有的Socket
10    public static ArrayList<Socket> socketList = new ArrayList<Socket>();
11   
12    public void initMyServer() {
13    try {
14         //创建一个ServerSocket,用于监听客户端Socket的连接请求
15    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(SOCKET_PORT);
16    while(true) {
17    //每当接收到客户端的Socket请求,服务器端也相应的创建一个Socket
18    Socket socket = serverSocket.accept();
19    socketList.add(socket);
20    //每连接一个客户端,启动一个ServerThread线程为该客户端服务
21    new Thread(new ServerThread(socket)).start();
22    }
23    }catch (IOException e) {
24    e.printStackTrace();
25    }
26    }
27   
28    public static void main(String[] args) {
29    MyServer myServer = new MyServer();
30    myServer.initMyServer();
31    }
32   }
Socket编程实现简易聊天室

   (3)在启动的ServerThread线程中,我们需要将读到的客户端内容(也就是某一个客户端Socket发送给服务器端的数据),发送给其他的所有客户端Socket,实现信息的广播。ServerThread类的具体实现如下:

Socket编程实现简易聊天室
 1   public class ServerThread implements Runnable {
2   
3    //定义当前线程所处理的Socket
4    private Socket socket = null;
5    //该线程所处理的Socket对应的输入流
6    private BufferedReader bufferedReader = null;
7   
8    /*
9    * Function : ServerThread的构造方法
10    * Author : 博客园-依旧淡然
11    */
12    public ServerThread(Socket socket) throws IOException {
13    this.socket = socket;
14    //获取该socket对应的输入流
15    bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
16    }
17   
18    /*
19    * Function : 实现run()方法,将读到的客户端内容进行广播
20    * Author : 博客园-依旧淡然
21    */
22    public void run() {
23    try {
24    String content = null;
25    //采用循环不断地从Socket中读取客户端发送过来的数据
26    while((content = bufferedReader.readLine()) != null) {
27    //将读到的内容向每个Socket发送一次
28    for(Socket socket : MyServer.socketList) {
29    //获取该socket对应的输出流
30    PrintStream printStream = new PrintStream(socket.getOutputStream());
31    //向该输出流中写入要广播的内容
32    printStream.println(packMessage(content));
33   
34    }
35    }
36    } catch(IOException e) {
37    e.printStackTrace();
38    }
39    }
40   
41    /*
42    * Function : 对要广播的数据进行包装
43    * Author : 博客园-依旧淡然
44    */
45    private String packMessage(String content) {
46    String result = null;
47    SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss"); //设置日期格式
48    if(content.startsWith("USER_ONE")) {
49    String message = content.substring(8); //获取用户发送的真实的信息
50    result = "\n" + "往事如风 " + df.format(new Date()) + "\n" + message;
51    }
52    if(content.startsWith("USER_TWO")) {
53    String message = content.substring(8); //获取用户发送的真实的信息
54    result = "\n" + "依旧淡然 " + df.format(new Date()) + "\n" + message;
55    }
56    return result;
57    }
58   
59   }
Socket编程实现简易聊天室

   其中,在packMessage()方法中,我们对要广播的数据进行了包装。因为要分辨出服务器接收到的消息是来自哪一个客户端Socket的,我们对客户端Socket发送的消息也进行了包装,方法是在消息的头部加上"USER_ONE"来代表用户"往事如风",在消息的头部加上"USER_TWO"来代表用户"依旧淡然"。 

  至此,服务器端的ServerSocket便算是创建好了。

2.2客户端Socket的实现

  接下来,我们便可以在Android工程中,分别为用户"往事如风"和"依旧淡然"创建一个客户端Socket,并启动一个客户端线程ClientThread来监听服务器发来的数据。

  这一过程的具体实现如下:

Socket编程实现简易聊天室
 1     /*
2 * Function : 初始化Socket
3 * Author : 博客园-依旧淡然
4 */
5 private void initSocket() {
6 try {
7 socketUser1 = new Socket(URL_PATH, SOCKET_PORT); //用户1的客户端Socket
8 socketUser2 = new Socket(URL_PATH, SOCKET_PORT); //用户2的客户端Socket
9 clientThread = new ClientThread(); //客户端启动ClientThread线程,读取来自服务器的数据
10 clientThread.start();
11 } catch (IOException e) {
12 e.printStackTrace();
13 }
14 }
Socket编程实现简易聊天室

   ClientThread的具体实现和服务器端的ServerThread线程相似,唯一的区别是,在ClientThread线程中接收到服务器端发来的数据后,我们不可以直接在ClientThread线程中进行刷新UI的操作,而是应该将数据封装到Message中,再调用MyHandler对象的sendMessage()方法将Message发送出去。这一过程的具体实现如下:

Socket编程实现简易聊天室
 1     /*
2 * Function : run()方法,用于读取来自服务器的数据
3 * Author : 博客园-依旧淡然
4 */
5   public void run() {
6   try {
7    String content = null;
8    while((content = bufferedReader .readLine()) != null) {
9    Bundle bundle = new Bundle();
10    bundle.putString(KEY_CONTENT, content);
11    Message msg = new Message();
12    msg.setData(bundle); //将数据封装到Message对象中
13    myHandler.sendMessage(msg);
14    }
15    } catch (Exception e) {
16    e.printStackTrace();
17    }
18   }
Socket编程实现简易聊天室

   最后,我们在UI主线程中创建一个内部类MyHandler,让它继承Handler类,并实现handleMessage()方法,用来接收Message消息并处理(刷新UI)。MyContent是一个用来保存聊天记录的类,提供了get和set接口,其中,set接口设置的本条聊天记录,而get接口获得的是全部的聊天记录。具体的实现如下:

Socket编程实现简易聊天室
 1     /*
2 * Class : 内部类MyHandler,用于接收消息并处理
3 * Author : 博客园-依旧淡然
4 */
5 private class MyHandler extends Handler {
6 public void handleMessage(Message msg) {
7 Bundle bundle = msg.getData(); //获取Message中发送过来的数据
8 String content = bundle.getString(KEY_CONTENT);
9 MyContent.setContent(content); //保存聊天记录
10 mTextView.setText(MyContent.getContent());
11 }
12 }
Socket编程实现简易聊天室

   至此,客户端的Socket也编写完成了。