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基于Java平台的TCP网络通信及应用研究

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汤小波

【摘要】本文讲述了网络通信的基本原理及java平台下网络通信技术，并用简单明了的步骤阐述了java语言实现过程，旨在指导java平台的网络开发应用。

【关键字】通信ServerSocketSocket

如今，计算机网络已成为现代社会信息交流的重要链路，社会的交流离不开计算机网络通信，如何实现其相互通信呢？基于Java的网络通信就成为一种重要手段。

1、网络通信协议及原理

1.1、网络通信协议

什么是网络通信协议？实现计算机连接和通信的规则称之为网络通信协议。网络通信协议有很多种，目前应用最广泛的有TCP/IP协议和UDP协议。在TCP/IP结构中，传输层有两个重要的高级协议，分别是UDP和TCP，其中UDP称为用户数据报协议，TCP称为传输控制协议。

1.2、TCP通信原理

TCP协议是面向连接的通信协议，即在传输数据前先在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务器端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”。第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认;第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求;第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。TCP连接的整个交互过程如图1所示。

1.3、IP地址与端口号

要想使网络中的计算机能够进行通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识号来指定接收数据的计算机或者发送数据的计算机。在TCP/IP协议中，这个标识号就是IP地址厂白可以唯一标识一台计算机。

通过IP地址可以连接到指定计算机，但如果想访问目标计算机中的某个应用程序，还需要指定端口号。在计算机中，不同的应用程序是通过端口号区分的。接下来通过一个图例来描述IP地址和端口号的作用，如图2所示：

2、TCP协议下的Java通信工具类及实现原理

在JavaJDK网络通信包中提供了两个实现TCP程序的类，一个是ServerSocket类，用于表示服务器端;一个是Socket类，用于表示客户端。在通信工具类ServerSocket中提供了多个构造方法，其中的常用构造方法为ServerSocket（intpat），使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，可以将其绑定到一个指定的端口号上（参数port就是端口号）。Socket类提供了一个常用构造器Socket（Stringhost，intport），使用该构造方法在创建Socket对象时，会根据参数去连接在指定地址和端口上运行的服务器程序，其中参数host接收的是一个字符串类型的IP地址。此两通信工具类在计算机网络通信中的原理如图3所示：

在服务器端和客户端建立连接之后，要想实现相互通信，首先由ServerSocket对象监听某台客户端的端口号，由该对象的accept（）方法接收客户端的请求，当执行了accept（）方法之后，服务器端程序会发生阻塞，直到客户端发出连接请求时，accept（）方法才会返回一个Socket对象用于和客户端实现通信，程序才能继续向下执行。两端相互通信，通过数据流来实现，它们分别拥有各自的输入流Inputstream和输出流OutStream，通过对象的getinputStream（）方法和getOutputStream（）来得到相互的输入与輸出流，通过流的方法来实现流数据的发送和接收。如图4所示：

3、Java语言实现

3.1、针对如图4的服务器端，实现过程如下：

1）创建SenrerSocket对象：

ServerSocketserverSocket=newServerSacket（8888）;

2）调用ServerSocket的accept（）方法接收数据

Socketclient=serverSocket.accept（）;

3）获取客户端的输出流

OutputStreamos=client.getOutputStream（）;

4）当客户端连接到服务端时，向客户端输出数据

os.write《“XXX欢迎你！）.getBytes（））;

3.2、针对如图4的客户端，实现过程如下：

1）创建一个Socket并连接到给出地址和端口号的计算机

Socketclient=newSocket（InetAddress.getLocaiHost（），8888）;

2）得到接收数据的流

InputStreamis=client.getlnputStream（）;

bytesbuff=newbyte[1024];//定义1024个字节数组的缓冲区

3）将数据读到缓冲区中

intlen=is.read