一、基础知识准备
在正式给大家介绍自定义协议之前,我们先对网络传输和协议解析的相关知识点做一个基本的介绍,尽管这些知识点我们在学校里学过,但难免会有所遗忘,这里先做一个简单的介绍,以便对后文的内容理解更加顺畅。
1. 网络七层协议
OSI的7层从上到下分别是:7 应用层、 6 表示层、 5 会话层、 4 传输层、 3 网络层、 2 数据链路层、 1 物理层;其中高层(即7、6、5、4层)定义了应用程序的功能,下面3层(即3、2、1层)主要面向通过网络的端到端的数据流。应用层常见的协议有:HTTP、FTP、SMTP等;常见的传输层有:TCP、UDP。本文主要是基于TCP自定义协议实现客户端与服务端的长连接。
2. Socket
Socket本质是编程接口(API),对TCP/IP的封装,TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口,这就是Socket编程接口,通常也称作"套接字"。套接字之间的连接过程可以分为三个步骤:客户端请求,服务端回复收到,客户端收到服务端的回复,即三次握手。连接成功时,应用程序两端都会产生一个Socket实例,操作这个实例完成所需的会话。对于一个网络连接来说,套接字是平等的,并没有差别,不因为在服务器端或在客户端而产生不同级别。
3. 位(bit)、字节(byte)
“位(bit)”是电子计算机中最小的数据单位。每一位的状态只能是0或1;“字节(Byte)”由8个二进制位构成(即1byte=8bit),它是存储空间的基本计量单位,它能表示到数值范围为0到255(即2的8次方减1);
4. 算术移位运算(符号位不变,低位补0)
5. Java中各类型占字节数
- byte 8位,1个字节
- boolean 8位,1个字节
- char 16位,2个字节
- short 16位,2个字节
- int 32位,4个字节
- float 32位,4个字节
- double 64位,8个字节
- long 64位,8个字节
6. Java中socket相关函数
SocketFactory.getDefault().createSocket(String address, String port) throws ConnectException
- boolean isConnected = socket.isConnected() && !socket.isClosed(); // 判断当前是否处于连接
7. Java中常见流操作类
二、一个简单的socket连接例子
注:先运行服务端代码的main函数,再运行客户端代码的main函数,即可看到打印连接成功
1. 客户端
- import java.net.Socket;
- /**
- * Created by meishan on 16/12/1.
- */
- public class Client {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- boolean isConnected;
- String host = "127.0.0.1";
- int port = 1122;
- Socket socket = null;
- try {
- socket = SocketFactory.getDefault().createSocket(host, port);
- isConnected = true;
- System.out.println("连接成功!");
- } catch (ConnectException e) {
- isConnected = false;
- e.printStackTrace();
- System.out.println("连接失败!");
- }
- if (!isConnected) {
- return;
- }
- Thread.sleep(5000);
- socket.close();
- System.out.println("断开连接!");
- }
- }
2. 服务端
- import java.io.IOException;
- import java.net.ServerSocket;
- import java.net.Socket;
- /**
- * Created by meishan on 16/12/1.
- */
- public class Server {
- private int port = 1122;
- private ServerSocket serverSocket;
- public Server() throws Exception {
- serverSocket = new ServerSocket(port, 3);//显式设置连接请求队列的长度为3
- System.out.println("服务器启动!");
- }
- public void service() {
- while (true) {
- Socket socket = null;
- try {
- socket = serverSocket.accept();
- System.out.println("New connection accepted " + socket.getInetAddress() + ":" + socket.getPort());
- } catch (IOException e) {
- e.printStackTrace();
- } finally {
- if (socket != null) {
- try {
- socket.close();
- } catch (IOException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
- }
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- Server server = new Server();
- Thread.sleep(3000);
- server.service();
- }
- }
三、一个简单的自定义协议例子
例子中,数据包的定义:消息对象=包类型+包长度+消息内容
1. 客户端
- import java.io.DataOutputStream;
- import java.io.IOException;
- import java.io.OutputStream;
- import java.net.Socket;
- import java.net.UnknownHostException;
- import java.util.Scanner;
- /**
- * Created by meishan on 16/12/1.
- */
- public class Client {
- public static void main(String[] args) {
- try {
- Socket client = new Socket("127.0.0.1", 9091);
- OutputStream out = client.getOutputStream();
- DataOutputStream outs = new DataOutputStream(out);
- while (true) {
- Scanner scaner = new Scanner(System.in);
- genProtocol(outs, scaner.next());
- }
- } catch (UnknownHostException e) {
- e.printStackTrace();
- } catch (IOException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- /**
- * 构造协议
- *
- * @param out
- * @param msg
- * @throws IOException
- */
- private static void genProtocol(DataOutputStream out, String msg) throws IOException {
- int type = 1; //消息类型
- byte[] bytes = msg.getBytes(); //消息内容
- int totalLen = 1 + 4 + bytes.length; //消息长度
- out.writeByte(type); //写入消息类型
- out.writeInt(totalLen); //写入消息长度
- out.write(bytes); //写入消息内容
- out.flush();
- }
- }
2. 服务端
- import java.io.DataInputStream;
- import java.io.IOException;
- import java.io.InputStream;
- import java.net.ServerSocket;
- import java.net.Socket;
- /**
- * Created by meishan on 16/12/1.
- */
- public class Server {
- public static void main(String[] args) {
- try {
- ServerSocket server = new ServerSocket(9091);
- while (true) {
- Socket client = server.accept();
- System.out.println("客户端" + client.getRemoteSocketAddress() + "连接成功");
- parseProtocol(client);
- }
- } catch (IOException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- /**
- * 消息解析
- *
- * @param client
- * @throws IOException
- */
- private static void parseProtocol(Socket client) throws IOException {
- InputStream is = client.getInputStream();
- DataInputStream dis = new DataInputStream(is); //读取Java标准数据类型的输入流
- //协议解析
- while (true) {
- byte type = dis.readByte(); //读取消息类型
- int totalLen = dis.readInt(); //读取消息长度
- byte[] data = new byte[totalLen - 4 - 1]; //定义存放消息内容的字节数组
- dis.readFully(data); //读取消息内容
- String msg = new String(data); //消息内容
- System.out.println("接收消息类型" + type);
- System.out.println("接收消息长度" + totalLen);
- System.out.println("发来的内容是:" + msg);
- }
- }
- }
四、总结
本文简单介绍了socket通信和自定义协议的相关知识点,为后续的深入做一些准备工作,下一篇文章《基于Java Socket的自定义协议,实现Android与服务器的长连接(二)》将通过一个实例来详细讲解自定义协议实现长连接通信。
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