4.2.2　Java网络编程

通常，Java网络程序建立在TCP/IP协议基础上，致力于实现应用层。传输层向应用层提供了套接字Socket接口，它封装了下层的数据传输细节；应用层的程序可通过Socket与远程主机建立连接和进行数据传输。

JDK提供了3种套接字类：java.net.Socket、java.net.ServerSocket和java.net.DatagramSocket。其中，java.net.Socket和java.net.ServerSocket类建立在TCP协议基础上，而java.net.DatagramSocket类则建立在UDP协议基础上。Java网络程序均采用客户机/服务器通信模式。下面介绍如何使用java.net.Socket和java.net.ServerSocket编写客户端和服务器端程序。

如图4-2所示，编写一个客户端程序需要以下3个步骤。

图　4-2　Java客户端/服务器端通信模型

步骤1　创建客户端Socket：

Socket soc=new Socket（serverHost, port）；

其中，serverHost为服务器端的host, port为服务器端的监听端口号。一旦Socket创建成功，则表示客户端连接服务器成功。

步骤2　创建输出、输入流以向服务器端发送数据和从服务器端接收数据：

//构造数据输入流，用以接收数据

DataInputStream in=new DataInputStream（soc.getInputStream()）；

//构造数据输出流，用以发送数据

DataOutputStream out=new DataOutputStream（soc.getOutputStream()）；

……//应用程序发送和接收数据

步骤3　断开连接：

soc.close()；

如图4-2所示，编写一个服务器端程序需要以下4个步骤。

步骤1　创建ServerSocket对象：

ServerSocket serverSocket=new ServerSocket（port）；

其中，port为服务器端的监听端口号。当客户端向服务器端建立连接时，需要知道该端口号。创建ServerSocket对象成功后，操作系统将把当前进程注册为服务器进程。

步骤2　监听端口号，等待新连接到达：

Socket soc=serverSocket.accept()；

运行函数accept()后，ServerSocket对象会一直处于监听状态，等待客户端的连接请求。一旦有客户端请求到达，该函数会返回一个Socket对象，该Socket对象与客户端Socket对象形成一条通信链路。

步骤3　创建输出、输入流以向客户端发送数据和从客户端接收数据。此处的程序和客户端的一样，故不再赘述。

步骤4　断开连接。此处的程序和客户端的一样，故不再赘述。

在Client/Server模型中，Server往往需要同时处理大量来自Client的访问请求，因此Server端需采用支持高并发访问的架构。一种简单而又直接的解决方案是“one-thread-per-connection”。这是一种基于阻塞式I/O的多线程模型，如图4-3所示。在该模型中，Server为每个Client连接创建一个处理线程，每个处理线程阻塞式等待可能到达的数据，一旦数据到达，则立即处理请求、返回处理结果并再次进入等待状态。由于每个Client连接有一个单独的处理线程为其服务，因此可保证良好的响应时间。但当系统负载增大（并发请求增多）时，Server端需要的线程数会增加，这将成为系统扩展的瓶颈所在。

图　4-3　旧I/O模型，多个线程阻塞等待客户端请求