基于Socket的网络通信简介

使用Socket进行网络通信具有以下特点：Socket基于TCP连接，也就是所谓的长连接，理论上客户端和服务器端在建立连接后并不会主动断掉；而我们前面提到的HTTP通信建立在请求-响应形式上，也就是所谓的短连接，协议本身是无状态的，仅仅是客户端向服务器端发起一次请求，服务器端响应后就意味着连接断开。实际应用中我们使用session/cookie 来解决HTTP无状态的问题。

TCP/IP协议参考模型将所有的TCP/IP类协议归类到四个抽象层中，这四层由底向高分别是：数据链路层、网络层、传输层和应用层。而Socket是在应用层和传输层中间的一个抽象层，并提供了一系列接口提供应用层在通信中使用，Socket通常用于即时通讯等应用场景。

本节我们介绍使用Socket进行简单的通信。使用Socket进行通信可以分为三个步骤：服务器端监听、客户端请求和连接确认。

以Java为例，建立Socket并通过客户端向服务器端发送一条消息的流程如下图：

Java中Socket建立过程

从服务器端开始介绍。

首先在服务器端类的构造函数中实例化 ServerSocket并绑定监听端口（0~~65535之间，通常因为系统占用等原因0~~1024内端口不建议使用）：

…
	Server() {
		…
		try {
			this.sc = new ServerSocket(PORT);
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		…
	}
…

然后使用accept阻塞，并用DataOutputStream包裹socket输出流，用DataInputStream包裹socket输入流：

…
DataOutputStream dataOut = new DataOutputStream(soc.getOutputStream());
DataInputStream dataIn = new DataInputStream(soc.getInputStream());
…

分别启动收取线程和发送线程：

…
new ReceiveThread().start();
new SendThread().start();
…

现在，服务器端就可以正常启动了。

然后开始介绍客户端。首先新建Android Project，新建空的activity，在布局文件中拖入编辑框、文本框和按钮等控件，并绑定响应的id以供调用。范例布局文件activity_main.xml
为：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical"
    android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
    android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
    tools:context="cn.edu.chd.SimpleSocket.MainActivity">
    <LinearLayout
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:orientation="horizontal" >
        <EditText
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_weight="0.5"
            android:id="@+id/inputIP" />
        <Button
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_weight="0.5"
            android:text="连接服务器"
            android:id="@+id/connect"/>
    </LinearLayout>
    <ScrollView
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_weight="0.86" >
        <TextView
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:text=""
            android:id="@+id/textView" />
    </ScrollView>
    <LinearLayout
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:orientation="horizontal" >
         <EditText
             android:layout_width="wrap_content"
             android:layout_height="wrap_content"
             android:layout_weight="0.7"
             android:id="@+id/inputLine" />
         <Button
             android:layout_width="wrap_content"
             android:layout_height="wrap_content"
             android:layout_weight="0.3"
             android:text="发送"
             android:id="@+id/send"/>
    </LinearLayout>
</LinearLayout>

在MainActivity中使用findViewById()绑定布局文件中的控件，给“连接”按钮(R.id.connet) 绑定点击事件方法connect()，给“发送”按钮(R.id.send)绑定点击事件方法send()。因为监听端口收取服务器数据是一个循环等待的操作，如果在主线程中使用会使UI界面卡掉，所以我们在connect()方法中使用AsyncTask来进行异步操作。

…
AsyncTask<String, String, Void> read = new AsyncTask<String, String, Void>() {
	@Override
	protected Void doInBackground(String... arg0) {
		…
	}
	@Override
	protected void onProgressUpdate(String... values) {
		…
	}
}
…

我们在后台执行的doInBackground()方法中要进行以下几个操作：

与服务器端socket连接的建立和对soc流数据的包裹；
使用readUTF()方法循环读取数据。
完整的doInBackground()方法为：

@Override
protected Void doInBackground(String... arg0) {
    try {
        socket = new Socket(arg0[0], PORT);
        dataIn = new DataInputStream(socket.getInputStream());
        dataOut = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
        publishProgress("@success");
    } catch (UnknownHostException e1) {
        Looper.prepare();
        Toast.makeText(MainActivity.this, "未知主机，无法建立链接", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        Looper.loop();
        e1.printStackTrace();
    } catch (IOException e1) {
        Looper.prepare();
        Toast.makeText(MainActivity.this, "无法建立链接", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        Looper.loop();
        e1.printStackTrace();
    }
    try {
        String line;
        while ((line = dataIn.readUTF()) != null){
            publishProgress(line);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}

在onProcessUpdate()方法中进行socket连接成功的提示，并将接收到服务器的通信数据追加到聊天记录框中，完整的onProcessUpdate()方法为：

@Override
protected void onProgressUpdate(String... values) {
    if (values[0].equals("@success")) {
        Toast.makeText(MainActivity.this, "链接成功！", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
    text.append("[Server]："+values[0]+"\n");
    super.onProgressUpdate(values);
}

现在介绍发送数据给服务器的send方法。由于不需要进行后台费时操作，所以我们直接使用writeUTF()方法将数据发送即可，完整的send()方法为：

public void send() {
    try {
        text.append("[Client]：" + inputText.getText().toString() + "\n");
        dataOut.writeUTF(inputText.getText().toString()+"\n");
        inputText.setText("");
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

运行程序，Android程序运行结果如下：
Android-Socket-client

这里要注意在Android模拟器中访问本地站点（localhost）的IP为10.0.2.2。

服务器端运行结果：
Android-Socket-Server

本节完整的程序见：

https://github.com/dettac/Study-Java-Socket-Together
[lesson6]