了解java的socket编程与Linux Socket API之间的关系
一、java的网络编程
1、socket原理
socket通信就是通过IP和端口号将两台主机建立连接，提供通信。主机A的应用程序要能和服务器B进行通信，必须通过Socket建立连接，而建立Socket连接本质上就是依靠TCP/IP协议来建立TCP连接。TCP协议是传输层协议，建立TCP连接还需要用到底层的各种协议的服务，其中最主要的是依靠IP协议来寻找网络中的主机。处于网络层的IP协议可以通过IP地址找到所要寻找的目标主机，但是一台主机可能运行着多个应用程序，我们必须指定TCP或UDP的地址（端口号）的确定端口号，因此一个Socket实例唯一代表一个主机上的应用程序的通信链路。
2、java socket的底层实现
Java socket服务器的建立步骤如下：
1.创建服务器ServerSocket对象和系统要指定的端口号
2.使用ServerSocket对象中的accept() 获取请求的客户端对象socket
3.使用socket对象中的方法getInputStream获取网络字节输入流对象InputStream
4.使用网络字节输入流对象InputStream的read方法，读取客户端发送的数据
5.使用socket对象中的方法getOutputStream获取网络字节输出流对象OutputStream
6.使用网络字节输出流对象OutputStream中的方法write()，向客户端回写数据
7.释放资源，关闭socket和ServerSocket
底层实现主要是调用系统api，具体关系如下：（底层实现参考一个在csdn的大佬写的东西 https://blog.csdn.net/vipshop_fin_dev/article/details/102966081，写得真的很好！）
Java socket客户端的建立步骤和服务器的类似，从java的角度看，使用了socket对象绑定服务器，再通过socket对象获取网络流进行数据的读写；底层实现肯定是通过jvm去调用linux底层api。
以下是用Java创建client的步骤：
1.创建一个客户端对象socket，构造方法绑定服务器的ip和端口号
2.使用socket对象中的方法getOutputStream获取网络字节输出流对象OutputStream
3.使用网络字节输出流对象OutputStream中的方法write()，向服务器发送数据
4.使用socket对象中的方法getInputStream获取网络字节输入流对象InputStream
5.使用网络字节输入流对象InputStream的read方法，读取服务器回写的数据
6.释放资源，关闭socket3、Java实现简单网络编程
先实现一个服务端，服务端必须先起来，客户端才能访问。
1 package net.socket; 2 3 import java.io.IOException; 4 import java.io.InputStream; 5 import java.io.OutputStream; 6 import java.net.ServerSocket; 7 import java.net.Socket; 8 9 /** 10 * Created by wenjun 11 * tcp通信的服务器端：接收客户端的请求，读取客户端发送的数据，给客户端回写数据 12 * 表示服务器的类： 13 * public class ServerSocket extends Object此类实现服务器套接字 14 * 15 * 构造方法： 16 * ServerSocket(int port) 创建绑定到特定端口的服务器套接字。 17 * 服务器必须明确一件事情，必须指导是哪个客户端请求的服务器 18 * 所以可以使用 19 * Socket accept() 侦听并接受到此套接字的连接。 20 * 21 * 29 */ 30 31 public class TCPServer { 32 public static void main(String[] args) throws IOException { 33 ServerSocket sever=new ServerSocket(8888); 34 Socket socket= sever.accept(); 35 InputStream is = socket.getInputStream(); 36 37 byte[]bytes=new byte[1024]; 38 int len=0; 39 while ((len=is.read(bytes))!=-1){ 40 System.out.println(new String(bytes,0,len)); 41 } 42 43 OutputStream os = socket.getOutputStream(); 44 os.write("hi,client!".getBytes()); 45 46 47 sever.close(); 48 socket.close(); 49 50 } 51 }
再实现一个客户端，指定ip和端口号，可以访问服务端
1 package net.socket; 2 3 import java.io.IOException; 4 import java.io.InputStream; 5 import java.io.OutputStream; 6 import java.net.Socket; 7 8 /** 9 * Created by wenjun 10 * tcp通信的客户端：向服务器发送连接请求，给服务器发送数据，读取服务器回写的数据 11 * 表示客户端的类： 12 * java.net.Socket:此类实现客户端套接字（也可以就叫“套接字”），套接字是两台机器间通信的端点 13 * 套接字：ip+端口号 14 * 15 * 构造方法： 16 * public Socket(String host,int port) 创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。 17 * 参数： 18 * String host：服务器主机的名称/ip地址 19 * int port：服务器的端口号 20 * 21 * 成员方法： 22 * public OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流。 23 * throws IOException 24 * 25 * 26 * public InputStream getInputStream() 返回此套接字的输入流。 27 * throws IOException 28 * 29 * void close() 关闭此套接字 30 38 * 39 * 注意： 40 * 1.客户端与服务器进行交互，必须使用socket中提供的网络流，不能使用自己创建的流对象 41 * 2.当我们创建客户端对象socket的时候，就会请求服务器和服务器进行3次握手及案例连接 42 * 这时如果服务器没有启动，那么就会抛出异常 ConnectException: Connection refused: connect 43 * 如果服务器已经启动，就可以进行交互了 44 */ 45 46 public class TCPClient { 47 public static void main(String[] args) throws IOException { 48 49 Socket socket=new Socket("127.0.0.1",8888); 50 OutputStream os = socket.getOutputStream(); 51 os.write("hello，server".getBytes()); 52 socket.shutdownOutput(); 53 54 InputStream is = socket.getInputStream(); 55 byte []bytes=new byte[1024]; 56 int len=0; 57 while ((len=is.read(bytes))!=-1){ 58 System.out.println(new String(bytes,0,len)); 59 60 } 61 socket.close(); 62 63 } 64 65 }
实验结果：
服务器收到客户端访问,输入的数据：
客户端收到服务器的回写数据：
二、linux socket的api接口，linux提供socket的API函数很丰富，包括了sockket的创建和关闭、连接的建立和释放、数据的收发等接接口：
socket 创建套接字
connect 建立连接
bind 绑定本机端口
listen 监听端口
accept 接受连接
recv, recvfrom 数据接收
send, sendto 数据发送
close, shutdown 关闭套接字
三、总结
这次实验我用Java实现了socket连接，但是这都是很基础的东西，而对于linux底层的tcp实现原理还只是看了大佬的博客了解了理论上的原理，没能自己代码实现。在这次的实验中，也确实学到了很多东西，linux系统提供丰富的api，java的net包封装了对系统接口的调用，javac将java文件编译为.class文件在jvm上运行的时候，jvm会请求系统调用，调用系统的socketAPI，进行socket的建立、绑定，再进行进一步的通讯。之前用这个的时候确实没有想那么多，所以以后的学习中应该更加注意底层原理的学习，不能只是知道怎么用，而不清楚实现的原理。