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Socket

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Java Socket多线程实例

MyClient.java 638B

MJServer.java 459B

DqClient.java 594B

ServerOJ.java 775B

XrServer.java 678B

socket文档.docx 53KB

socket 通信

2012-06-08 10:06:10|分类：socket

编程 |标签：socket |字号大中小订阅

1.Soket 发展史以及它和 tcp/ip 的关系

七十年代中，美国国防部高研署(DARPA)将 TCP/IP 的软件提供给加利福尼亚大学

Berkeley 分校后，TCP/IP 很快被集成到 Unix 中，同时出现了许多成熟的 TCP/IP 应用程序接

口(API)。这个 API 称为 Socket 接口。今天，SOCKET 接口是 TCP/IP 网络最为通用的 API，

也是在 INTERNET 上进行应用开发最为通用的 API。

　　九十年代初，由 Microsoft 联合了其他几家公司共同制定了一套WINDOWS 下的网络编程

接口，即 Windows Sockets 规范。它是 Berkeley Sockets 的重要扩充，主要是增加了一些

异步函数，并增加了符合Windows'消息驱动特性的网络事件异步选择机制。Windows

Sockets 规范是一套开放的、支持多种协议的Windows 下的网络编程接口。目前，在实际应

用中的 Windows Sockets 规范主要有 1.1 版和 2.0 版。两者的最重要区别是 1.1 版只支持

TCP/IP 协议，而 2.0 版可以支持多协议，2.0 版有良好的向后兼容性，目前，Windows 下的

Internet 软件都是基于WinSock 开发的。

Socket 实际在计算机中提供了一个通信端口，可以通过这个端口与任何一个具有 Socket

接口的计算机通信。应用程序在网络上传输，接收的信息都通过这个 Socket 接口来实现。在应

用开发中就像使用文件句柄一样，可以对Socket 句柄进行读、写操作。套接字是网络的基本构

件。它是可以被命名和寻址的通信端点，使用中的每一个套接字都有其类型和一个与之相连进程。

套接字存在通信区域（通信区域又称地址簇）中。套接字只与同一区域中的套接字交换数据（跨

区域时，需要执行某和转换进程才能实现）。WINDOWS'中的套接字只支持一个域——网际域。

套接字具有类型。我们将Socket 翻译为套接字，套接字分为以下三种类型：

　　字节流套接字(Stream Socket)　是最常用的套接字类型，TCP/IP 协议族中的TCP'协议使

用此类接口。字节流套接口提供面向连接的(建立虚电路)、无差错的、发送先后顺序一致的、无

记录边界和非重复的网络信包传输。

''''数据报套接字(Datagram Socket)　TCP/IP 协议族中的 UDP 协议使用此类接口，它是无连

接的服务，它以独立的信包进行网络传输，信包最大长度为 32KB，传输不保证顺序性、可靠性

和无重复性，它通常用于单个报文传输或可靠性不重要的场合。数据报套接口的一个重要特点是

它保留了记录边界。对于这一特点。数据报套接口采用了与现在许多包交换网络(例如以太网)非

常类似的模型。

　　原始数据报套接字(Raw Socket)　提供对网络下层通讯协议(如 IP 协议)的直接访问，它一

般不是提供给普通用户的，主要用于开发新的协议或用于提取协议较隐蔽的功能。

2、socket 通信概念

端口

''''网络中可以被命名和寻址的通信端口，是操作系统可分配的一种资源。

''''按照 OSI 七层协议的描述，传输层与网络层在功能上的最大区别是传输层提供进程通信能力。

从这个意义上讲，网络通信的最终地址就不仅仅是主机地址了，还包括可以描述进程的某种

标识符。为此，TCP/IP 协议提出了协议端口（protocol port，简称端口）的概念，用于标识

通信的进程。

''''端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和 I/O 缓冲区）。应用程序（即进程）通过

系统调用与某端口建立连接（binding）后，传输层传给该端口的数据都被相应进程所接收，

相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出。在 TCP/IP 协议的实现中，端口操作类似于一

般的 I/O 操作，进程获取一个端口，相当于获取本地唯一的 I/O 文件，可以用一般的读写原语

访问之。

''''类似于文件描述符，每个端口都拥有一个叫端口号（port number）的整数型标识符，用

于区别不同端口。由于 TCP/IP 传输层的两个协议 TCP 和 UDP 是完全独立的两个软件模块，因

此各自的端口号也相互独立，如 TCP 有一个 255 号端口，UDP 也可以有一个 255 号端口，二

者并不冲突。

地址

''''网络通信中通信的两个进程分别在不同的机器上。在互连网络中，两台机器可能位于不同的

网络，这些网络通过网络互连设备（网关，网桥，路由器等）连接。因此需要三级寻址：

某一主机可与多个网络相连，必须指定一特定网络地址；

网络上每一台主机应有其唯一的地址；

每一主机上的每一进程应有在该主机上的唯一标识符。

通常主机地址由网络 ID 和主机 ID 组成，在 TCP/IP 协议中用 32 位整数值表示；TCP

和 UDP 均使用 16 位端口号标识用户进程。

网络字节顺序

''''不同的计算机存放多字节值的顺序不同，有的机器在起始地址存放低位字节（低价先存），

有的存高位字节（高价先存）。为保证数据的正确性，在网络协议中须指定网络字节顺序。

TCP/IP 协议使用 16 位整数和 32 位整数的高价先存格式，它们均含在协议头文件中。

面向连接

可靠的报文流、可靠的字节流、可靠的连接，如：文件传输（FTP）、远程登录

（Telnet）

数字话音。

无连接

不可靠的数据报、有确认的数据报、请求－应答，如：电子邮件（E-mail）、电子邮件中

的挂号信、网络数据库查询。

顺序

在网络传输中，两个连续报文在端－端通信中可能经过不同路径，这样到达目的地时的顺序

可能会与发送时不同。"顺序"是指接收数据顺序与发送数据顺序相同。TCP 协议提供这项服务。

差错控制

保证应用程序接收的数据无差错的一种机制。检查差错的方法一般是采用检验、检查和

Checksum 的方法。而保证传送无差错的方法是双方采用确认应答技术。TCP 协议提供这项

服务。

流控制

''''在数据传输过程中控制数据传输速率的一种机制，以保证数据不被丢失。TCP 协议提供这项

服务。

字节流

''''字节流方式指的是仅把传输中的报文看作是一个字节序列，不提供数据流的任何边界。TCP

协议提供字节流服务。

报文

''''接收方要保存发送方的报文边界。UDP 协议提供报文服务。

全双工/半双工

''''端－端间数据同时以两个方向/一个方向传送。

缓存/带外数据

''''在字节流服务中，由于没有报文边界，用户进程在某一时刻可以读或写任意数量的字节。为

保证传输正确或采用有流控制的协议时，都要进行缓存。但对某些特殊的需求，如交互式应用

程序，又会要求取消这种缓存。

客户/服务器模式

在 TCP/IP 网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器模式

（Client/Server model），即客户向服务器发出服务请求，服务器接收到请求后，提供相应

的服务。客户/服务器模式的建立基于以下两点：首先，建立网络的起因是网络中软硬件资源、

运算能力和信息不均等，需要共享，从而造就拥有众多资源的主机提供服务，资源较少的客户

请求服务这一非对等作用。其次，网间进程通信完全是异步的，相互通信的进程间既不存在父

子关系，又不共享内存缓冲区，因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系，为二者的数

据交换提供同步，这就是基于客户/服务器模式的 TCP/IP。

客户/服务器模式在操作过程中采取的是主动请求方式：

首先服务器方要先启动，并根据请求提供相应服务：

打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一公认地址上（周知口，如 FTP 为21）

接收客户请求；

'等待客户请求到达该端口；

接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。接收到并发服务请求，要激活一新

进程来处理这个客户请求（如 UNIX 系统中用 fork、exec）。新进程处理此客户请求，

并不需要对其它请求作出应答。服务完成后，关闭此新进程与客户的通信链路，并终

止。

返回第二步，等待另一客户请求。

'关闭服务器

客户方：

打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口；

向服务器发服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求......

请求结束后关闭通信通道并终止。

从上面所描述过程可知：

客户与服务器进程的作用是非对称的，因此编码不同。

服务进程一般是先于客户请求而启动的。只要系统运行，该服务进程一直存在，直到正

常或强迫终止。

3.socket'通信五元组

SOCKET PASCAL FAR socket(int af, int type, int protocol)

''''该调用要接收三个参数：af、type、protocol。参数 af 指定通信发生的区域，UNIX 系统支

持的地址族有：AF_UNIX、AF_INET、AF_NS 等，而 DOS、WINDOWS 中仅支持 AF_INET，

它是网际网区域。因此，地址族与协议族相同。参数 type'描述要建立的套接字的类型。参数

protocol 说明该套接字使用的特定协议，如果调用者不希望特别指定使用的协议，则置为 0，使

用默认的连接模式。根据这三个参数建立一个套接字，并将相应的资源分配给它，同时返回一个

整型套接字号。因此，socket()系统调用实际上指定了相关五元组中的"协议"这一元。

TCP/IP 的 socket 提供下列三种类型套接字。

流式套接字（SOCK_STREAM）

提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复地发送，且按发送顺序接

收。内设流量控制，避免数据流超限；数据被看作是字节流，无长度限制。文件传送协议

（FTP）即使用流式套接字。

数据报式套接字（SOCK_DGRAM）

提供了一个无连接服务。数据包以独立包形式被发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重

复，并且接收顺序混乱。网络文件系统（NFS）使用数据报式套接字。

原始式套接字（SOCK_RAW）

该接口允许对较低层协议，如 IP、ICMP 直接访问。常用于检验新的协议实现或访问现有服务

中配置的新设备。

int PASCAL FAR bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen)

''''参数 s 是由 socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)。参数 name'是赋

给套接字 s 的本地地址（名字），其长度可变，结构随通信域的不同而不同。namelen 表明了

name 的长度。

int PASCAL FAR connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int

namelen);

''''参数 s 是欲建立连接的本地套接字描述符。参数 name 指出说明对方套接字地址结构的指针。

对方套接字地址长度由 namelen 说明。

SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s, struct sockaddr FAR* addr, int FAR*

addrlen);

''''参数 s 为本地套接字描述符，在用做 accept()调用的参数前应该先调用过 listen()。addr'指

向客户方套接字地址结构的指针，用来接收连接实体的地址。addr 的确切格式由套接字创建时

建立的地址族决定。addrlen'为客户方套接字地址的长度（字节数）。如果没有错误发生，

accept()返回一个 SOCKET 类型的值，表示接收到的套接字的描述符。否则返回值

INVALID_SOCKET。

调用 accept()后，服务器等待从编号为 s 的套接字上接受客户连接请求，而连接请求是由客户方的

connect()调用发出的。当有连接请求到达时，accept()调用将请求连接队列上的第一个客户方套接

字地址及长度放入 addr'和 addrlen，并创建一个与 s 有相同特性的新套接字号。新的套接字可用于处

理服务器并发请求。

监听连接──listen()

此调用用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。listen()需在 accept()之前调用，其调用格式如下：

int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);

参数 s 标识一个本地已建立、尚未连接的套接字号，服务器愿意从它上面接收请求。backlog 表示请求连

接队列的最大长度，用于限制排队请求的个数，目前允许的最大值为 5。如果没有错误发生，listen()返

回 0。否则它返回 SOCKET_ERROR。listen()在执行调用过程中可为没有调用过 bind()的套接字 s 完成

所必须的连接，并建立长度为 backlog 的请求连接队列。

调用 listen()是服务器接收一个连接请求的四个步骤中的第三步。它在调用 socket()分配一个流套接字，

且调用 bind()给 s 赋于一个名字之后调用，而且一定要在 accept()之前调用。

recv()调用用于在参数 s 指定的已连接的数据报或流套接字上接收输入数据，格式如下：

int PASCAL FAR recv(SOCKET s, char FAR *buf, int len, int @ags);

参数 s'为已连接的套接字描述符。buf 指向接收输入数据缓冲区的指针，其长度由 len'指定。@ags'指定

传输控制方式，如是否接收带外数据等。如果没有错误发生，recv()返回总共接收的字节数。如果连接被

关闭，返回 0。否则它返回 SOCKET_ERROR。

send()调用用于在参数 s 指定的已连接的数据报或流套接字上发送输出数据，格式如下：

int PASCAL FAR send(SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int @ags);

参数 s 为已连接的本地套接字描述符。buf'指向存有发送数据的缓冲区的指针，其长度由 len'指定。

@ags'指定传输控制方式，如是否发送带外数据等。如果没有错误发生，send()返回总共发送的字节数。

否则它返回 SOCKET_ERROR。

输入/输出多路复用──select()

select()调用用来检测一个或多个套接字的状态。对每一个套接字来说，这个调用可以请求读、写或错误

状态方面的信息。请求给定状态的套接字集合由一个 fd_set 结构指示。在返回时，此结构被更新，以反

映那些满足特定条件的套接字的子集，同时，select()调用返回满足条件的套接字的数目，其调用格式如

下：

int PASCAL FAR select(int nfds, fd_set FAR * readfds, fd_set FAR * writefds, fd_set FAR *

exceptfds, const struct timeval FAR * timeout);

参数 nfds 指明被检查的套接字描述符的值域，此变量一般被忽略。

参数 readfds 指向要做读检测的套接字描述符集合的指针，调用者希望从中读取数据。参数 writefds'指

向要做写检测的套接字描述符集合的指针。exceptfds 指向要检测是否出错的套接字描述符集合的指针。

timeout 指向 select()函数等待的最大时间，如果设为 NULL 则为阻塞操作。select()返回包含在 fd_set

结构中已准备好的套接字描述符的总数目，或者是发生错误则返回 SOCKET_ERROR。

select()的机制中提供一 fd_set 的数据结构，实际上是一 long 类型的数组，每一个数组元素都能与一打

开的文件句柄（不管是 Socket 句柄,还是其他文件或命名管道或设备句柄）建立联系，建立联系的工作由

程序员完成，当调用 select()时，由内核根据 IO 状态修改 fd_set 的内容，由此来通知执行了 select()的

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快乐出发0220

2014-03-20

很基本的例子,还算不错的
向阳12

2013-12-26

很基本的例子,还算不错的
ca564668475

2014-09-03

很基本的例子,还算不错的

zihua2005

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