17.3.3 使用Socket进行通信

客户端通常可使用Socket的构造器来连接到指定服务器，Socket通常可使用如下两个构造器：

Socket(InetAddress/String remoteAddress, int port)：创建连接到指定远程主机、远程端口的Socket，该构造器没有指定本地地址、本地端口，默认使用本地主机的默认IP地址，默认使用系统动态指定的IP地址。

Socket(InetAddress/String remoteAddress, int port, InetAddress localAddr, int localPort)：创建连接到指定远程主机、远程端口的Socket，并指定本地IP地址和本地端口号，适用于本地主机有多个IP地址的情形。

上面两个构造器中指定远程主机时既可使用InetAddress来指定，也可直接使用String对象来指定，但程序通常使用String对象（如192.168.2.23）来指定远程IP。当本地主机只有一个IP地址时，使用第一个方法更为简单。如下代码所示：

//创建连接到本机、30000端口的Socket
Socket s = new Socket("127.0.0.1" , 30000);
//下面就可以使用Socket进行通信了
...

当程序执行上面代码中粗体字代码时，该代码将会连接到指定服务器，让服务器端的ServerSocket的accept()方法向下执行，于是服务器端和客户端就产生一对互相连接的Socket。

上面程序连接到“远程主机”的IP地址使用的是127.0.0.1，这个IP地址是一个特殊的地址，它总是代表本级的IP地址。因为笔者示例程序的服务器端、客户端都是在本机运行，所以Socket连接到远程主机的IP地址使用127.0.0.1。

当客户端、服务器端产生了对应的Socket之后，此时就到了如图17.4所示的通信示意图，程序无须再区分服务器、客户端，而是通过各自的Socket进行通信，Socket提供如下两个方法来获取输入流和输出流：

InputStream getInputStream()：返回该Socket对象对应的输入流，让程序通过该输入流从Socket中取出数据。

OutputStream getOutputStream()：返回该Socket对象对应的输出流，让程序通过该输出流向Socket中输出数据。

看到这两个方法返回的InputStream和OutputStream，读者应该可以明白Java在设计IO体系上的苦心了：不管底层的IO流是怎样的节点流：文件流也好，网络Socket产生的流也好，程序都可以将其包装成处理流，从而提供更多方便的处理。下面以一个最简单的网络通信程序为例来介绍基于TCP协议的网络通信。

下面的服务器程序非常简单，它仅仅建立ServerSocket监听，并使用Socket获取输出流输出。

程序清单：codes/17/17-3/Server.java

public class Server
{
public static void main(String[] args) 
throws IOException
{
//创建一个ServerSocket，用于监听客户端Socket的连接请求
ServerSocket ss = new ServerSocket(30000);
//采用循环不断接受来自客户端的请求
while (true)
{
//每当接受到客户端Socket的请求，服务器端也对应产生一个Socket
Socket s = ss.accept();
//将Socket对应的输出流包装成PrintStream
PrintStream ps = new PrintStream(s.getOutputStream());
//进行普通IO操作
ps.println("您好，您收到了服务器的新年祝福！");
//关闭输出流，关闭Socket
ps.close();
s.close();
}
}
}

下面的客户端程序也非常简单，它仅仅使用Socket建立与指定IP、指定端口的连接，并使用Socket获取输入流读取数据。

程序清单：codes/17/17-3/Client.java

public class Client
{
public static void main(String[] args) 
throws IOException
{
Socket socket = new Socket("127.0.0.1" , 30000);
//将Socket对应的输入流包装成BufferedReader
BufferedReader br = new BufferedReader(
new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//进行普通IO操作
String line = br.readLine();
System.out.println("来自服务器的数据：" + line);
//关闭输入流、socket
br.close();
socket.close();
}
}

上面程序中粗体字代码是使用ServerSocket和Socket建立网络连接的代码，斜体字代码是通过Socket获取输入流、输出流进行通信的代码。通过程序不难看出：一旦使用ServerSocket、Socket建立网络连接之后，程序通过网络通信与普通IO并没有太大的区别。

先运行上面程序中的Server类，将看到服务器一直处于等待状态，因为服务器使用了死循环来接受来自客户端的请求；再运行Client类，将可看到程序输出：“来自服务器的数据：您好，您收到了服务器的新年祝福！”，这表明客户端和服务器端通信成功。

上面程序为了突出通过ServerSocket和Socket建立连接、并通过底层IO流进行通信的主题，程序没有进行异常处理，也没有使用finally块来关闭资源。

实际应用中，程序可能不想让执行网络连接、读取服务器数据的进程一直阻塞，而是希望当网络连接、读取操作超过合理时间之后，系统自动认为该操作失败，这个合理时间就是超时时长。Socket对象提供了一个setSoTimeout(int timeout)来设置超时时长。如下的代码片段所示：

Socket s = new Socket("127.0.0.1" , 30000);
//设置10秒之后即认为超时
s.setSoTimeout(10000);

当我们为Socket对象指定了超时时长之后，如果在使用Socket进行读、写操作完成之前已经超出了该时间限制，那么这些方法就会抛出SocketTimeoutException异常，程序可以对该异常进行捕捉，并进行适当处理。如下代码所示：

try
{
//使用Scanner来读取网络输入流中的数据
Scanner scan = new Scanner(s.getInputStream())
//读取一行字符
String line = scan.nextLine()
...
}
//捕捉SocketTimeoutException异常
catch(SocketTimeoutException ex)
{
//对异常进行处理
...
}

假设程序需要为Socket连接服务器时指定超时时长：即经过指定时间后，如果该Socket还未连接到远程服务器，则系统认为该Socket连接超时。但Socket的所有构造器里都没有提供指定超时时长的参数，所以程序应该先创建一个无连接的Socket，再调用Socket的connect()方法来连接远程服务器，而connect方法就可以接受一个超时时长参数。如下代码所示：

//创建一个无连接的Socket
Socket s = new Socket();
//让该Socket连接到远程服务器，如果经过10秒还没有连接到，则认为连接超时。
s.connconnect(new InetAddress(host, port) ,10000);