网络应用分为客户端和服务端两部分，而Socket类是负责处理客户端通信的
Java
类。通过这个类可以连接到指定IP或域名的
服务器
上，并且可以和
服务器
互相发送和接受数据。在本文及后面的数篇文章中将详细讨论Socket类的使用，内容包括Socket类基础、各式各样的连接方式、get和set方法、连接过程中的超时以及关闭网络连接等。
在本文中，我们将讨论使用Socket类的基本步骤和方法。一般网络客户端程序在连接服务程序时要进行以下三步操作。
1. 连接服务器
2. 发送和接收数据
3. 关闭网络连接
一、连接服务器
在客户端可以通过两种方式来连接服务器，一种是通过IP的方式来连接服务器，而另外一种是通过域名方式来连接服务器。
其实这两种方式从本质上来看是一种方式。在底层客户端都是通过IP来连接服务器的，但这两种方式有一定的差异，如果通过IP方式来连接服务端程序，客户端只简单地根据IP进行连接，如果通过域名来连接服务器，客户端必须通过DNS将域名解析成IP，然后再根据这个IP来进行连接。
在很多程序设计语言或开发工具中（如C/
C++
、Delphi）使用域名方式连接服务器时必须自己先将域名解析成IP，然后再通过IP进行连接，而在
Java
中已经将域名解析功能包含在了Socket类中，因此，我们只需象使用IP一样使用域名即可。
通过Socket类连接服务器程序最常用的方法就是通过Socket类的构造函数将IP或域名以及端口号作为参数传入Socket类中。Socket类的构造函数有很多重载形式，在这一节只讨论其中最常用的一种形式：public Socket（String host， int port）。从这个构造函数的定义来看，只需要将IP或域名以及端口号直接传入构造函数即可。下面的代码是一个连接服务端程序的例子程序：
|
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 ] + ” 已连接成功! ” ); } else System.out.println( ” 请指定IP或域名！ ” ); } catch (Exception e) { System.err.println( ” 错误信息： ” + e.getMessage()); } } } |
在上面的
中，通过命令行参数将
IP
或域名传入程序，然后通过
Socket socket = new Socket(args[0], 80)
连接通过命令行参数所指定的
IP
或域名的
80
端口。由于
Socket
类的构造函数在定义时使用了
throws
，因此，在调用
Socket
类的构造函数时，必须使用
try…catch
语句来捕捉错误，或者对
main
函数使用
throws
语句来抛出错误。
测试
正确的IP
java mysocket.MyConnection 127.0.0.1
输出结果：
127.0.0.1
已经连接成功！
测试
错误的IP
java mysocket.MyConnection 10.10.10.10
输出结果：错误信息：
Connection timed out: connect
注：
10.10.10.10
是一个并不存在的
IP
，如果这个
IP
在你的网络中存在，请使用其它的不存在的
IP
。
测试正确的域名
java mysocket.MyConnection www.ptpress.com.cn
输出结果：
www.ptpress.com.cn
已经连接成功！
测试错误的域名
java mysocket.MyConnection www.ptpress1.com.cn
输出结果：错误信息：
www.ptpress1.com.cn
使用
Socket
类连接服务器可以判断一台主机有哪些端口被打开。下面的代码
是一个扫描本机有哪些端口被打开的程序。
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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 ); MyConnection 1[] instances = new MyConnection 1[threadCount]; for ( int i = 0 ; i < threadCount; i ++ ) { instances[i] = new MyConnection1 (minPort + portIncrement * i, minPort + portIncrement – 1 + portIncrement * i); instances[i].start(); } } } |
上面代码
通过一个指定的端口范围（如
1
至
1000
），并且利用多线程将这个端口范围分成不同的段进行扫描，这样可以大大提高扫描的效率。
可通过如下命令行去运行例程
4-2
。
|
java mysocket.MyConnection1 1000 3000 20 |
二、发送和接收数据
在
Socket
类中最重要的两个方法就是
getInputStream
和
getOutputStream
。这两个方法分别用来得到用于读取和写入数据的
InputStream
和
OutputStream
对象。在这里的
InputStream
读取的是服务器程序向客户端发送过来的数据，而
OutputStream
是客户端要向服务端程序发送的数据。
在编写实际的网络客户端程序时，是使用
getInputStream
，还是使用
getOutputStream
，以及先使用谁后使用谁由具体的应用决定。如
通过连接邮电出版社网站
(www.ptpress.com.cn)
的
80
端口（一般为
HTTP
协议
所使用的默认端口），并且发送一个字符串，最后再读取从
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 ); // 向服务端程序发送数据 OutputStream ops = socket.getOutputStream(); OutputStreamWriter opsw = new OutputStreamWriter(ops); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(opsw); bw.write( ” hello world\r\n\r\n ” ); bw.flush(); // 从服务端程序接收数据 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(); } } |
在编写上面代码时要注意如下两点：
1.
为了提高数据传输的效率，
Socket
类并没有在每次调用
write
方法后都进行数据传输，而是将这些要传输的数据写到一个缓冲区里（默认是
8192
个字节），然后通过
flush
方法将这个缓冲区里的数据一起发送出去，因此，
bw.flush();
是必须的。
2.
在发送字符串时之所以在
Hello World
后加上
“\r\n\r\n”
，这是因为
HTTP
协议
头是以
“\r\n\r\n”
作为结束标志（
HTTP
协议
的详细内容将在以后讲解），因此，通过在发送字符串后加入
“\r\n\r\n”
，可以使服务端程序认为
HTTP
头已经结束，可以处理了。如果不加
“\r\n\r\n”
，那么服务端程序将一直等待
HTTP
头的结束，也就是
“\r\n\r\n”
。如果是这样，服务端程序就不会向客户端发送响应信息，而
br.readLine()
将因无法读以响应信息面被阻塞，直到连接超时。
三、关闭网络连接
到现在为止，我们对
Socket
类的基本使用方法已经有了初步的了解，但在
Socket
类处理完数据后，最合理的收尾方法是使用
Socket
类的
close
方法关闭网络连接。虽然在
中已经使用了
close
方法，但使网络连接关闭的方法不仅仅只有
close
方法，下面就让我们看看
Java
在什么情况下可以使网络连接关闭。
可以引起网络连接关闭的情况有以下
4
种：
1. 直接调用
Socket
类的
close
方法。
2. 只要
Socket
类的
InputStream
和
OutputStream
有一个关闭，网络连接自动关闭（必须通过调用
InputStream
和
OutputStream
的
close
方法关闭流，才能使网络可爱接自动关闭）。
3. 在程序退出时网络连接自动关闭。
4. 将
Socket
对象设为
null
或未关闭最使用
new Socket(…)
建立新对象后，由
JVM
的垃圾回收器回收为
Socket
对象分配的内存空间后自动关闭网络连接。
虽然这
4
种方法都可以达到同样的目的，但一个健壮的网络程序最好使用第
1
种或第
2
种方法关闭网络连接。这是因为第
3
种和第
4
种方法一般并不会马上关闭网络连接，如果是这样的话，对于某些应用程序，将会遗留大量无用的网络连接，这些网络连接会占用大量的系统资源。
在
Socket
对象被关闭后，我们可以通过
isClosed
方法来判断某个
Socket
对象是否处于关闭状态。然而使用
isClosed
方法所返回的只是
Socket
对象的当前状态，也就是说，不管
Socket
对象是否曾经连接成功过，只要处于关闭状态，
isClosde
就返回
true
。如果只是建立一个未连接的
Socket
对象，
isClose
也同样返回
true
。如下面的代码将输出
false
。
|
Socket socket = new Socket(); System.out.println(socket.isClosed()); |
除了
isClose
方法，
Socket
类还有一个
isConnected
方法来判断
Socket
对象是否连接成功。看到这个名字，也许读者会产生误解。其实
isConnected
方法所判断的并不是
Socket
对象的当前连接状态，而是
Socket
对象是否曾经连接成功过，如果成功连接过，即使现在
isClose
返回
true
，
isConnected
仍然返回
true
。因此，要判断当前的
Socket
对象是否处于连接状态，必须同时使用
isClose
和
isConnected
方法，即只有当
isClose
返回
false
，
isConnected
返回
true
的时候
Socket
对象才处于连接状态。下面的代码
演示了上述
Socket
对象的各种状态的产生过程。
|
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 + ” 处于连接状态! ” ); else System.out.println(name + ” 处于非连接状态! ” ); 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 ” ); } } |
运行上面的代码后，将有如下的输出结果：
socket1.isClosed():false
socket1.isConnected():true
socket1
处于连接状态
!
socket1.isClosed():true
socket1.isConnected():true
socket1
处于非连接状态
!
socket2.isClosed():false
socket2.isConnected():false
socket2
处于非连接状态
!
socket2.isClosed():true
socket2.isConnected():false
socket2
处于非连接状态
!
从输出结果可以看出，在
socket1
的
OutputStream
关闭后，
socket1
也自动关闭了。而在上面的代码
我们可以看出，对于一个并未连接到服务端的
Socket
对象
socket2
，它的
isClosed
方法为
false
，而要想让
socket2
的
isClosed
方法返回
true
，必须使用socket2.close
显示地调用
close
方法。
虽然在大多数的时候可以直接使用
Socket
类或输入输出流的
close
方法关闭网络连接，但有时我们只希望关闭
OutputStream
或
InputStream
，而在关闭输入输出流的同时，并不关闭网络连接。这就需要用到
Socket
类的另外两个方法：
shutdownInput
和
shutdownOutput
，这两个方法只关闭相应的输入、输出流，而它们并没有同时关闭网络连接的功能。和
isClosed
、
isConnected
方法一样，
Socket
类也提供了两个方法来判断
Socket
对象的输入、输出流是否被关闭，这两个方法是
isInputShutdown()
和
isOutputShutdown()
。下面的代码
演示了只关闭输入、输出流的过程：
|
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); } } |
在运行上面的代
后
，
将得到如下的输出结果
：
isInputShutdown:false
isOutputShutdown:false
isClosed:false
isInputShutdown:true
isOutputShutdown:false
isClosed:false
isInputShutdown:true
isOutputShutdown:true
isClosed:false
从输出结果可以看出，
isClosed
方法一直返回
false
，因此，可以肯定，
shutdownInput
和
shutdownOutput
并不影响
Socket
对象的状态。