【转】Java Socket编程基础及深入讲解
原文：https://www.cnblogs.com/yiwangzhibujian/p/7107785.html#q2.3.3
Socket是Java網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)，了解還是有好處的，
這篇文章主要講解Socket的基礎(chǔ)編程。Socket用在哪呢，主要用在進(jìn)程間，網(wǎng)絡(luò)間通信。本篇比較長，特別做了個(gè)目錄：
一、Socket通信基本示例
二、消息通信優(yōu)化
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- 2.1 雙向通信，發(fā)送消息并接受消息
- 2.2 使用場景
- 2.3 如何告知對(duì)方已發(fā)送完命令
- 2.3.1 通過Socket關(guān)閉
- 2.3.2 通過Socket關(guān)閉輸出流的方式
- 2.3.3 通過約定符號(hào)
- 2.3.4 通過指定長度
三、服務(wù)端優(yōu)化
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- 3.1 服務(wù)端并發(fā)處理能力
- 3.2 服務(wù)端其他屬性
- 3.3 性能再次提升
四、Socket的其它知識(shí)
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- 4.1 客戶端綁定端口
- 4.2 讀超時(shí)SO_TIMEOUT
- 4.3 設(shè)置連接超時(shí)
- 4.4 判斷Socket是否可用
- 4.4.1 自定義心跳包
- 4.4.2 通過發(fā)送緊急數(shù)據(jù)
- 4.4.3 真的需要判斷連接斷開嗎
- 4.5 設(shè)置端口重用SO_REUSEADDR?
- 4.6 設(shè)置關(guān)閉等待SO_LINGER
- 4.7 設(shè)置發(fā)送延遲策略TCP_NODELAY
- 4.8 設(shè)置輸出輸出緩沖區(qū)大小SO_RCVBUF/SO_SNDBUF
- 4.9 設(shè)置保持連接存活SO_KEEPALIVE
- 4.10 異常：java.net.SocketException: Connection reset by peer
五、關(guān)于Socket的理解
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- 5.1 Socket和TCP/IP
- 5.2 Socket和RMI
- 5.3 DatagramSocket與Socket
- 5.4 拆包和黏包
- 5.4.1 黏包
- 5.4.2 拆包
一、Socket通信基本示例
這種模式是基礎(chǔ)，必須掌握，后期對(duì)Socket的優(yōu)化都是在這個(gè)基礎(chǔ)上的，也是為以后學(xué)習(xí)NIO做鋪墊。
package yiwangzhibujian.onlysend;import java.io.InputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket;public class SocketServer {public static void main(String[] args) throws Exception {// 監(jiān)聽指定的端口int port = 55533;ServerSocket server = new ServerSocket(port);// server將一直等待連接的到來System.out.println("server將一直等待連接的到來");Socket socket = server.accept();// 建立好連接后，從socket中獲取輸入流，并建立緩沖區(qū)進(jìn)行讀取InputStream inputStream = socket.getInputStream();byte[] bytes = new byte[1024];int len;StringBuilder sb = new StringBuilder();while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {//注意指定編碼格式，發(fā)送方和接收方一定要統(tǒng)一，建議使用UTF-8sb.append(new String(bytes, 0, len,"UTF-8"));}System.out.println("get message from client: " + sb);inputStream.close();socket.close();server.close();} }服務(wù)端監(jiān)聽一個(gè)端口，等待連接的到來。
package yiwangzhibujian.onlysend;import java.io.OutputStream; import java.net.Socket;public class SocketClient {public static void main(String args[]) throws Exception {// 要連接的服務(wù)端IP地址和端口String host = "127.0.0.1"; int port = 55533;// 與服務(wù)端建立連接Socket socket = new Socket(host, port);// 建立連接后獲得輸出流OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();String message="你好 yiwangzhibujian";socket.getOutputStream().write(message.getBytes("UTF-8"));outputStream.close();socket.close();} }客戶端通過ip和端口，連接到指定的server，然后通過Socket獲得輸出流，并向其輸出內(nèi)容，服務(wù)器會(huì)獲得消息。最終服務(wù)端控制臺(tái)打印如下：
server將一直等待連接的到來 get message from client: 你好 yiwangzhibujian通過這個(gè)例子應(yīng)該掌握并了解：
- Socket服務(wù)端和客戶端的基本編程
- 傳輸編碼統(tǒng)一指定，防止亂碼
這個(gè)例子做為學(xué)習(xí)的基本例子，實(shí)際開發(fā)中會(huì)有各種變形，比如客戶端在發(fā)送完消息后，需要服務(wù)端進(jìn)行處理并返回，如下。
二、消息通信優(yōu)化
2.1 雙向通信，發(fā)送消息并接受消息
這個(gè)也是做為Socket編程的基本，應(yīng)該掌握，例子如下：
package yiwangzhibujian.waitreceive;import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket;public class SocketServer {public static void main(String[] args) throws Exception {// 監(jiān)聽指定的端口int port = 55533;ServerSocket server = new ServerSocket(port);// server將一直等待連接的到來System.out.println("server將一直等待連接的到來");Socket socket = server.accept();// 建立好連接后，從socket中獲取輸入流，并建立緩沖區(qū)進(jìn)行讀取InputStream inputStream = socket.getInputStream();byte[] bytes = new byte[1024];int len;StringBuilder sb = new StringBuilder();//只有當(dāng)客戶端關(guān)閉它的輸出流的時(shí)候，服務(wù)端才能取得結(jié)尾的-1while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {// 注意指定編碼格式，發(fā)送方和接收方一定要統(tǒng)一，建議使用UTF-8sb.append(new String(bytes, 0, len, "UTF-8"));}System.out.println("get message from client: " + sb);OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();outputStream.write("Hello Client,I get the message.".getBytes("UTF-8"));inputStream.close();outputStream.close();socket.close();server.close();} }與之前server的不同在于，當(dāng)讀取完客戶端的消息后，打開輸出流，將指定消息發(fā)送回客戶端，客戶端程序?yàn)?#xff1a;
package yiwangzhibujian.waitreceive;import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.net.Socket;public class SocketClient {public static void main(String args[]) throws Exception {// 要連接的服務(wù)端IP地址和端口String host = "127.0.0.1";int port = 55533;// 與服務(wù)端建立連接Socket socket = new Socket(host, port);// 建立連接后獲得輸出流OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();String message = "你好 yiwangzhibujian";socket.getOutputStream().write(message.getBytes("UTF-8"));//通過shutdownOutput高速服務(wù)器已經(jīng)發(fā)送完數(shù)據(jù)，后續(xù)只能接受數(shù)據(jù)socket.shutdownOutput();InputStream inputStream = socket.getInputStream();byte[] bytes = new byte[1024];int len;StringBuilder sb = new StringBuilder();while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {//注意指定編碼格式，發(fā)送方和接收方一定要統(tǒng)一，建議使用UTF-8sb.append(new String(bytes, 0, len,"UTF-8"));}System.out.println("get message from server: " + sb);inputStream.close();outputStream.close();socket.close();} }客戶端也有相應(yīng)的變化，在發(fā)送完消息時(shí)，調(diào)用關(guān)閉輸出流方法，然后打開輸出流，等候服務(wù)端的消息。
2.2 使用場景
這個(gè)模式的使用場景一般用在，客戶端發(fā)送命令給服務(wù)器，然后服務(wù)器相應(yīng)指定的命令，如果只是客戶端發(fā)送消息給服務(wù)器，然后讓服務(wù)器返回收到消息的消息，這就有點(diǎn)過分了，這就是完全不相信Socket的傳輸安全性，要知道它的底層可是TCP，如果沒有發(fā)送到服務(wù)器端是會(huì)拋異常的，這點(diǎn)完全不用擔(dān)心。
2.3 如何告知對(duì)方已發(fā)送完命令
其實(shí)這個(gè)問題還是比較重要的，正常來說，客戶端打開一個(gè)輸出流，如果不做約定，也不關(guān)閉它，那么服務(wù)端永遠(yuǎn)不知道客戶端是否發(fā)送完消息，那么服務(wù)端會(huì)一直等待下去，直到讀取超時(shí)。所以怎么告知服務(wù)端已經(jīng)發(fā)送完消息就顯得特別重要。
2.3.1 通過Socket關(guān)閉
這個(gè)是第一章介紹的方式，當(dāng)Socket關(guān)閉的時(shí)候，服務(wù)端就會(huì)收到響應(yīng)的關(guān)閉信號(hào)，那么服務(wù)端也就知道流已經(jīng)關(guān)閉了，這個(gè)時(shí)候讀取操作完成，就可以繼續(xù)后續(xù)工作。
但是這種方式有一些缺點(diǎn)
- 客戶端Socket關(guān)閉后，將不能接受服務(wù)端發(fā)送的消息，也不能再次發(fā)送消息
- 如果客戶端想再次發(fā)送消息，需要重現(xiàn)創(chuàng)建Socket連接
2.3.2 通過Socket關(guān)閉輸出流的方式
這種方式調(diào)用的方法是：
socket.shutdownOutput();而不是（outputStream為發(fā)送消息到服務(wù)端打開的輸出流）：
outputStream.close();如果關(guān)閉了輸出流，那么相應(yīng)的Socket也將關(guān)閉，和直接關(guān)閉Socket一個(gè)性質(zhì)。
調(diào)用Socket的shutdownOutput()方法，底層會(huì)告知服務(wù)端我這邊已經(jīng)寫完了，那么服務(wù)端收到消息后，就能知道已經(jīng)讀取完消息，如果服務(wù)端有要返回給客戶的消息那么就可以通過服務(wù)端的輸出流發(fā)送給客戶端，如果沒有，直接關(guān)閉Socket。
這種方式通過關(guān)閉客戶端的輸出流，告知服務(wù)端已經(jīng)寫完了，雖然可以讀到服務(wù)端發(fā)送的消息，但是還是有一點(diǎn)點(diǎn)缺點(diǎn)：
- 不能再次發(fā)送消息給服務(wù)端，如果再次發(fā)送，需要重新建立Socket連接
這個(gè)缺點(diǎn)，在訪問頻率比較高的情況下將是一個(gè)需要優(yōu)化的地方。
2.3.3 通過約定符號(hào)
這種方式的用法，就是雙方約定一個(gè)字符或者一個(gè)短語，來當(dāng)做消息發(fā)送完成的標(biāo)識(shí)，通常這么做就需要改造讀取方法。
假如約定單端的一行為end，代表發(fā)送完成，例如下面的消息，end則代表消息發(fā)送完成：
hello yiwangzhibujian end那么服務(wù)端響應(yīng)的讀取操作需要進(jìn)行如下改造：
Socket socket = server.accept(); // 建立好連接后，從socket中獲取輸入流，并建立緩沖區(qū)進(jìn)行讀取 BufferedReader read=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream(),"UTF-8")); String line; StringBuilder sb = new StringBuilder(); while ((line = read.readLine()) != null && "end".equals(line)) {//注意指定編碼格式，發(fā)送方和接收方一定要統(tǒng)一，建議使用UTF-8sb.append(line); }可以看見，服務(wù)端不僅判斷是否讀到了流的末尾，還判斷了是否讀到了約定的末尾。
這么做的優(yōu)缺點(diǎn)如下：
- 優(yōu)點(diǎn)：不需要關(guān)閉流，當(dāng)發(fā)送完一條命令（消息）后可以再次發(fā)送新的命令（消息）
- 缺點(diǎn)：需要額外的約定結(jié)束標(biāo)志，太簡單的容易出現(xiàn)在要發(fā)送的消息中，誤被結(jié)束，太復(fù)雜的不好處理，還占帶寬
經(jīng)過了這么多的優(yōu)化還是有缺點(diǎn)，難道就沒有完美的解決方案嗎，答案是有的，看接下來的內(nèi)容。
2.3.4 通過指定長度
如果你了解一點(diǎn)class文件的結(jié)構(gòu)（后續(xù)會(huì)寫，敬請(qǐng)期待），那么你就會(huì)佩服這么設(shè)計(jì)方式，也就是說我們可以在此找靈感，就是我們可以先指定后續(xù)命令的長度，然后讀取指定長度的內(nèi)容做為客戶端發(fā)送的消息。
現(xiàn)在首要的問題就是用幾個(gè)字節(jié)指定長度呢，我們可以算一算：
- 1個(gè)字節(jié)：最大256，表示256B
- 2個(gè)字節(jié)：最大65536，表示64K
- 3個(gè)字節(jié)：最大16777216，表示16M
- 4個(gè)字節(jié)：最大4294967296，表示4G
- 依次類推
這個(gè)時(shí)候是不是很糾結(jié)，最大的當(dāng)然是最保險(xiǎn)的，但是真的有必要選擇最大的嗎，其實(shí)如果你稍微了解一點(diǎn)UTF-8的編碼方式（字符編碼后續(xù)會(huì)寫，敬請(qǐng)期待），那么你就應(yīng)該能想到為什么一定要固定表示長度字節(jié)的長度呢，我們可以使用變長方式來表示長度的表示，比如：
- 第一個(gè)字節(jié)首位為0：即0XXXXXXX，表示長度就一個(gè)字節(jié)，最大128，表示128B
- 第一個(gè)字節(jié)首位為110，那么附帶后面一個(gè)字節(jié)表示長度：即110XXXXX?10XXXXXX，最大2048，表示2K
- 第一個(gè)字節(jié)首位為1110，那么附帶后面二個(gè)字節(jié)表示長度：即110XXXXX?10XXXXXX?10XXXXXX，最大131072，表示128K
- 依次類推
上面提到的這種用法適合高富帥的程序員使用，一般呢，如果用作命名發(fā)送，兩個(gè)字節(jié)就夠了，如果還不放心4個(gè)字節(jié)基本就能滿足你的所有要求，下面的例子我們將采用2個(gè)字節(jié)表示長度，目的只是給你一種思路，讓你知道有這種方式來獲取消息的結(jié)尾：
服務(wù)端程序：
package yiwangzhibujian.waitreceive2;import java.io.InputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket;public class SocketServer {public static void main(String[] args) throws Exception {// 監(jiān)聽指定的端口int port = 55533;ServerSocket server = new ServerSocket(port);// server將一直等待連接的到來System.out.println("server將一直等待連接的到來");Socket socket = server.accept();// 建立好連接后，從socket中獲取輸入流，并建立緩沖區(qū)進(jìn)行讀取InputStream inputStream = socket.getInputStream();byte[] bytes;// 因?yàn)榭梢詮?fù)用Socket且能判斷長度，所以可以一個(gè)Socket用到底while (true) {// 首先讀取兩個(gè)字節(jié)表示的長度int first = inputStream.read();//如果讀取的值為-1 說明到了流的末尾，Socket已經(jīng)被關(guān)閉了，此時(shí)將不能再去讀取if(first==-1){break;}int second = inputStream.read();int length = (first << 8) + second;// 然后構(gòu)造一個(gè)指定長的byte數(shù)組bytes = new byte[length];// 然后讀取指定長度的消息即可inputStream.read(bytes);System.out.println("get message from client: " + new String(bytes, "UTF-8"));}inputStream.close();socket.close();server.close();} }此處的讀取步驟為，先讀取兩個(gè)字節(jié)的長度，然后讀取消息，客戶端為：
package yiwangzhibujian.waitreceive2;import java.io.OutputStream; import java.net.Socket;public class SocketClient {public static void main(String args[]) throws Exception {// 要連接的服務(wù)端IP地址和端口String host = "127.0.0.1";int port = 55533;// 與服務(wù)端建立連接Socket socket = new Socket(host, port);// 建立連接后獲得輸出流OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();String message = "你好 yiwangzhibujian";//首先需要計(jì)算得知消息的長度byte[] sendBytes = message.getBytes("UTF-8");//然后將消息的長度優(yōu)先發(fā)送出去outputStream.write(sendBytes.length >>8);outputStream.write(sendBytes.length);//然后將消息再次發(fā)送出去outputStream.write(sendBytes);outputStream.flush();//==========此處重復(fù)發(fā)送一次，實(shí)際項(xiàng)目中為多個(gè)命名，此處只為展示用法message = "第二條消息";sendBytes = message.getBytes("UTF-8");outputStream.write(sendBytes.length >>8);outputStream.write(sendBytes.length);outputStream.write(sendBytes);outputStream.flush();//==========此處重復(fù)發(fā)送一次，實(shí)際項(xiàng)目中為多個(gè)命名，此處只為展示用法message = "the third message!";sendBytes = message.getBytes("UTF-8");outputStream.write(sendBytes.length >>8);outputStream.write(sendBytes.length);outputStream.write(sendBytes); outputStream.close();socket.close();} }客戶端要多做的是，在發(fā)送消息之前先把消息的長度發(fā)送過去。
這種事先約定好長度的做法解決了之前提到的種種問題，Redis的Java客戶端Jedis就是用這種方式實(shí)現(xiàn)的這種方式的缺點(diǎn)：
- 暫時(shí)還沒發(fā)現(xiàn)
當(dāng)然如果是需要服務(wù)器返回結(jié)果，那么也依然使用這種方式，服務(wù)端也是先發(fā)送結(jié)果的長度，然后客戶端進(jìn)行讀取。當(dāng)然現(xiàn)在流行的就是，長度+類型+數(shù)據(jù)模式的傳輸方式。
三、服務(wù)端優(yōu)化
3.1 服務(wù)端并發(fā)處理能力
在上面的例子中，服務(wù)端僅僅只是接受了一個(gè)Socket請(qǐng)求，并處理了它，然后就結(jié)束了，但是在實(shí)際開發(fā)中，一個(gè)Socket服務(wù)往往需要服務(wù)大量的Socket請(qǐng)求，那么就不能再服務(wù)完一個(gè)Socket的時(shí)候就關(guān)閉了，這時(shí)候可以采用循環(huán)接受請(qǐng)求并處理的邏輯：
package yiwangzhibujian.multiserver;import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket;public class SocketServer {public static void main(String args[]) throws IOException {// 監(jiān)聽指定的端口int port = 55533;ServerSocket server = new ServerSocket(port);// server將一直等待連接的到來System.out.println("server將一直等待連接的到來");while(true){Socket socket = server.accept();// 建立好連接后，從socket中獲取輸入流，并建立緩沖區(qū)進(jìn)行讀取InputStream inputStream = socket.getInputStream();byte[] bytes = new byte[1024];int len;StringBuilder sb = new StringBuilder();while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {// 注意指定編碼格式，發(fā)送方和接收方一定要統(tǒng)一，建議使用UTF-8sb.append(new String(bytes, 0, len, "UTF-8"));}System.out.println("get message from client: " + sb);inputStream.close();socket.close();}} }這種一般也是新手寫法，但是能夠循環(huán)處理多個(gè)Socket請(qǐng)求，不過當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求的處理比較耗時(shí)的時(shí)候，后面的請(qǐng)求將被阻塞，所以一般都是用多線程的方式來處理Socket，即每有一個(gè)Socket請(qǐng)求的時(shí)候，就創(chuàng)建一個(gè)線程來處理它。
不過在實(shí)際生產(chǎn)中，創(chuàng)建的線程會(huì)交給線程池來處理，為了：
- 線程復(fù)用，創(chuàng)建線程耗時(shí)，回收線程慢
- 防止短時(shí)間內(nèi)高并發(fā)，指定線程池大小，超過數(shù)量將等待，方式短時(shí)間創(chuàng)建大量線程導(dǎo)致資源耗盡，服務(wù)掛掉
使用線程池的方式，算是一種成熟的方式。可以應(yīng)用在生產(chǎn)中。
3.2 服務(wù)端其他屬性
ServerSocket有以下3個(gè)屬性。
- SO_TIMEOUT：表示等待客戶連接的超時(shí)時(shí)間。一般不設(shè)置，會(huì)持續(xù)等待。
- SO_REUSEADDR：表示是否允許重用服務(wù)器所綁定的地址。一般不設(shè)置，經(jīng)我的測試沒必要，下面會(huì)進(jìn)行詳解。
- SO_RCVBUF：表示接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的大小。一般不設(shè)置，用系統(tǒng)默認(rèn)就可以了。
具體詳細(xì)的解釋可以參照下面。
3.3 性能再次提升
當(dāng)現(xiàn)在的性能還不能滿足需求的時(shí)候，就需要考慮使用NIO，這不是本篇的內(nèi)容，后續(xù)會(huì)貼出。
四、Socket的其它知識(shí)
其實(shí)如果經(jīng)?？从嘘P(guān)網(wǎng)絡(luò)編程的源碼的話，就會(huì)發(fā)現(xiàn)Socket還是有很多設(shè)置的，可以學(xué)著用，但是還是要有一些基本的了解比較好。下面就對(duì)Socket的Java API中涉及到的進(jìn)行簡單講解。首先呢Socket有哪些可以設(shè)置的選項(xiàng)，其實(shí)在SocketOptions接口中已經(jīng)都列出來了：
- int TCP_NODELAY = 0x0001：對(duì)此連接禁用 Nagle 算法。
- int SO_BINDADDR = 0x000F：此選項(xiàng)為 TCP 或 UDP 套接字在 IP 地址頭中設(shè)置服務(wù)類型或流量類字段。
- int SO_REUSEADDR = 0x04：設(shè)置套接字的 SO_REUSEADDR。
- int SO_BROADCAST = 0x0020：此選項(xiàng)啟用和禁用發(fā)送廣播消息的處理能力。
- int IP_MULTICAST_IF = 0x10：設(shè)置用于發(fā)送多播包的傳出接口。
- int IP_MULTICAST_IF2 = 0x1f：設(shè)置用于發(fā)送多播包的傳出接口。
- int IP_MULTICAST_LOOP = 0x12：此選項(xiàng)啟用或禁用多播數(shù)據(jù)報(bào)的本地回送。
- int IP_TOS = 0x3：此選項(xiàng)為 TCP 或 UDP 套接字在 IP 地址頭中設(shè)置服務(wù)類型或流量類字段。
- int SO_LINGER = 0x0080：指定關(guān)閉時(shí)逗留的超時(shí)值。
- int SO_TIMEOUT = 0x1006：設(shè)置阻塞 Socket 操作的超時(shí)值： ServerSocket.accept(); SocketInputStream.read(); DatagramSocket.receive(); 選項(xiàng)必須在進(jìn)入阻塞操作前設(shè)置才能生效。
- int SO_SNDBUF = 0x1001：設(shè)置傳出網(wǎng)絡(luò) I/O 的平臺(tái)所使用的基礎(chǔ)緩沖區(qū)大小的提示。
- int SO_RCVBUF = 0x1002：設(shè)置傳入網(wǎng)絡(luò) I/O 的平臺(tái)所使用基礎(chǔ)緩沖區(qū)的大小的提示。
- int SO_KEEPALIVE = 0x0008：為 TCP 套接字設(shè)置 keepalive 選項(xiàng)時(shí)
- int SO_OOBINLINE = 0x1003：置 OOBINLINE 選項(xiàng)時(shí)，在套接字上接收的所有 TCP 緊急數(shù)據(jù)都將通過套接字輸入流接收。
上面只是簡單介紹了下（來源Java API），下面有對(duì)其中的某些的詳細(xì)講解，沒講到的后續(xù)如果用到會(huì)補(bǔ)上。
4.1 客戶端綁定端口
服務(wù)端綁定端口是可以理解的，因?yàn)橐O(jiān)聽指定的端口，但是客戶端為什么要綁定端口，說實(shí)話我覺得這么做的人有點(diǎn)2，或許有的網(wǎng)絡(luò)安全策略配置了端口訪出，使用戶只能使用指定的端口，那么這樣的配置也是挺2的，直接說就可以不要留面子。
當(dāng)然首先要理解的是，如果沒有指定端口的話，Socket會(huì)自動(dòng)選取一個(gè)可以用的端口，不用瞎操心的。
但是你非得指定一個(gè)端口也是可以的，做法如下，這時(shí)候就不能用Socket的構(gòu)造方法了，要一步一步來：
// 要連接的服務(wù)端IP地址和端口 String host = "localhost"; int port = 55533; // 與服務(wù)端建立連接 Socket socket = new Socket(); socket.bind(new InetSocketAddress(55534)); socket.connect(new InetSocketAddress(host, port));這樣做就可以了，但是當(dāng)這個(gè)程序執(zhí)行完成以后，再次執(zhí)行就會(huì)報(bào)，端口占用異常：
java.net.BindException: Address already in use: connect明明上一個(gè)Socket已經(jīng)關(guān)閉了，為什么再次使用還會(huì)說已經(jīng)被占用了呢？如果你是用netstat 命令來查看端口的使用情況：
netstat -n|findstr "55533" TCP 127.0.0.1:55534 127.0.0.1:55533 TIME_WAIT就會(huì)發(fā)現(xiàn)端口的使用狀態(tài)為TIME_WAIT，說到這你需要有一點(diǎn)TCP連接的基本常識(shí)，建議看《》，這是其中的一點(diǎn)摘抄筆記，或許對(duì)理解有一些幫助。
簡單來說，當(dāng)連接主動(dòng)關(guān)閉后，端口狀態(tài)變?yōu)門IME_WAIT，其他程序依然不能使用這個(gè)端口，防止服務(wù)端因?yàn)槌瑫r(shí)重新發(fā)送的確認(rèn)連接斷開對(duì)新連接的程序造成影響。
TIME_WAIT的時(shí)間一般有底層決定，一般是2分鐘，還有1分鐘和30秒的。
所以，客戶端不要綁定端口，不要綁定端口，不要綁定端口。
4.2?讀超時(shí)SO_TIMEOUT
讀超時(shí)這個(gè)屬性還是比較重要的，當(dāng)Socket優(yōu)化到最后的時(shí)候，往往一個(gè)Socket連接會(huì)一直用下去，那么當(dāng)一端因?yàn)楫惓?dǎo)致連接沒有關(guān)閉，另一方是不應(yīng)該持續(xù)等下去的，所以應(yīng)該設(shè)置一個(gè)讀取的超時(shí)時(shí)間，當(dāng)超過指定的時(shí)間后，還沒有讀到數(shù)據(jù)，就假定這個(gè)連接無用，然后拋異常，捕獲異常后關(guān)閉連接就可以了，調(diào)用方法為：
public void setSoTimeout(int timeout) throws SocketExceptiontimeout - 指定的以毫秒為單位的超時(shí)值。設(shè)置0為持續(xù)等待下去。建議根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境選擇。
這個(gè)選項(xiàng)設(shè)置的值將對(duì)以下操作有影響：
- ServerSocket.accept()
- SocketInputStream.read()
- DatagramSocket.receive()
4.3 設(shè)置連接超時(shí)
這個(gè)連接超時(shí)和上面說的讀超時(shí)不一樣，讀超時(shí)是在建立連接以后，讀數(shù)據(jù)時(shí)使用的，而連接超時(shí)是在進(jìn)行連接的時(shí)候，等待的時(shí)間。
4.4 判斷Socket是否可用
當(dāng)需要判斷一個(gè)Socket是否可用的時(shí)候，不能簡簡單單判斷是否為null，是否關(guān)閉，下面給出一個(gè)比較全面的判斷Socket是否可用的表達(dá)式，這是根據(jù)Socket自身的一些狀態(tài)進(jìn)行判斷的，它的狀態(tài)有：
- bound：是否綁定
- closed：是否關(guān)閉
- connected：是否連接
- shutIn：是否關(guān)閉輸入流
- shutOut：是否關(guān)閉輸出流
建議如此使用，但這只是第一步，保證Socket自身的狀態(tài)是可用的，但是當(dāng)連接正常創(chuàng)建后，上面的屬性如果不調(diào)用本方相應(yīng)的方法是不會(huì)改變的，也就是說如果網(wǎng)絡(luò)斷開、服務(wù)器主動(dòng)斷開，Java底層是不會(huì)檢測到連接斷開并改變Socket的狀態(tài)，所以，真實(shí)的檢測連接狀態(tài)還是得通過額外的手段，有兩種方式。
4.4.1 自定義心跳包
雙方需要約定，什么樣的消息屬于心跳包，什么樣的消息屬于正常消息，假設(shè)你看了上面的章節(jié)現(xiàn)在說就容易理解了，我們定義前兩個(gè)字節(jié)為消息的長度，那么我們就可以定義第3個(gè)字節(jié)為消息的屬性，可以指定一位為消息的類型，1為心跳，0為正常消息。那么要做的有如下：
- 客戶端發(fā)送心跳包
- 服務(wù)端獲取消息判斷是否是心跳包，若是丟棄
- 當(dāng)客戶端發(fā)送心跳包失敗時(shí)，就可以斷定連接不可用
具體的編碼不再貼出，自己實(shí)現(xiàn)即可。
4.4.2 通過發(fā)送緊急數(shù)據(jù)
Socket自帶一種模式，那就是發(fā)送緊急數(shù)據(jù)，這有一個(gè)前提，那就是服務(wù)端的OOBINLINE不能設(shè)置為true，它的默認(rèn)值是false。
OOBINLINE的true和false影響了什么：
- 對(duì)客戶端沒有影響
- 對(duì)服務(wù)端，如果設(shè)置為true，那么服務(wù)端將會(huì)捕獲緊急數(shù)據(jù)，這會(huì)對(duì)接收數(shù)據(jù)造成混淆，需要額外判斷
發(fā)送緊急數(shù)據(jù)通過調(diào)用Socket的方法：
socket.sendUrgentData(0);發(fā)送數(shù)據(jù)任意即可，因?yàn)镺OBINLINE為false的時(shí)候，服務(wù)端會(huì)丟棄掉緊急數(shù)據(jù)。
當(dāng)發(fā)送緊急數(shù)據(jù)報(bào)錯(cuò)以后，我們就會(huì)知道連接不通了。
4.4.3 真的需要判斷連接斷開嗎
通過上面的兩種方式已經(jīng)可以判斷出連接是否可用，然后我們就可以進(jìn)行后續(xù)操作，可是請(qǐng)大家認(rèn)真考慮下面的問題：
如果你認(rèn)真考慮了上面的問題，那么你就會(huì)覺得發(fā)送心跳包完全是沒有必要的操作，通過發(fā)送心跳包來判斷連接是否可用是通過捕獲異常來判斷的。那么我們完全可以在發(fā)送消息報(bào)出IO異常的時(shí)候，在異常中重新發(fā)送一次即可，這兩種方式的編碼有什么不同呢，下面寫一寫偽代碼。
提前檢測連接是否可用：
//有一個(gè)連接中的socket Socket socket=... //要發(fā)送的數(shù)據(jù) String data=""; try{//發(fā)送心跳包或者緊急數(shù)據(jù)，來檢測連接的可用性 }catch (Excetption e){//打印日志，并重連Socketsocket=new Socket(host,port); } socket.write(data);直接發(fā)送數(shù)據(jù)，出異常后重新連接再次發(fā)送：
//有一個(gè)連接中的socket Socket socket=... //要發(fā)送的數(shù)據(jù) String data=""; try{socket.write(data); }catch (Excetption e){//打印日志，并重連Socketsocket=new Socket(host,port);socket.write(data); }通過比較可以發(fā)現(xiàn)兩種方式的特點(diǎn)，現(xiàn)在簡單介紹下：
- 兩種方式均可實(shí)現(xiàn)連接斷開重新連接并發(fā)送
- 提前檢測，再每次發(fā)送消息的時(shí)候都要檢測，影響效率，占用帶寬
希望大家認(rèn)真考慮，做出自己的選擇。
4.5 設(shè)置端口重用SO_REUSEADDR?
首先，創(chuàng)建Socket時(shí)，默認(rèn)是禁止的，設(shè)置true有什么作用呢，Java API中是這么介紹的：
關(guān)閉 TCP 連接時(shí)，該連接可能在關(guān)閉后的一段時(shí)間內(nèi)保持超時(shí)狀態(tài)（通常稱為 TIME_WAIT 狀態(tài)或 2MSL 等待狀態(tài)）。對(duì)于使用已知套接字地址或端口的應(yīng)用程序而言，如果存在處于超時(shí)狀態(tài)的連接（包括地址和端口），可能不能將套接字綁定到所需的 SocketAddress 上。
使用 bind(SocketAddress) 綁定套接字前啟用 SO_REUSEADDR 允許在上一個(gè)連接處于超時(shí)狀態(tài)時(shí)綁定套接字。
一般是用在綁定端口的時(shí)候使用，但是經(jīng)過我的測試建議如下：
- 服務(wù)端綁定端口后，關(guān)閉服務(wù)端，重新啟動(dòng)后不會(huì)提示端口占用
- 客戶端綁定端口后，關(guān)閉，即便設(shè)置ReuseAddress為true，即便能綁定端口，連接的時(shí)候還是會(huì)報(bào)端口占用異常
綜上所述，不建議綁定端口，也沒必要設(shè)置ReuseAddress，當(dāng)然ReuseAddress的底層還是和硬件有關(guān)系的，或許在你的機(jī)器上測試結(jié)果和我不一樣，若是如此和平臺(tái)相關(guān)性差異這么大配置更是不建議使用了。
4.6 設(shè)置關(guān)閉等待SO_LINGER
Java API的介紹是：啟用/禁用具有指定逗留時(shí)間（以秒為單位）的 SO_LINGER。最大超時(shí)值是特定于平臺(tái)的。 該設(shè)置僅影響套接字關(guān)閉。?
大家都是這么說的，當(dāng)調(diào)用Socket的close方法后，沒有發(fā)送的數(shù)據(jù)將不再發(fā)送，設(shè)置這個(gè)值的話，Socket會(huì)等待指定的時(shí)間發(fā)送完數(shù)據(jù)包。說實(shí)話，經(jīng)過我簡單的測試，對(duì)于一般數(shù)據(jù)量來說，幾十K左右，即便直接關(guān)閉Socket的連接，服務(wù)端也是可以收到數(shù)據(jù)的。
所以對(duì)于一般應(yīng)用沒必要設(shè)置這個(gè)值，當(dāng)數(shù)據(jù)量發(fā)送過大拋出異常時(shí)，再來設(shè)置這個(gè)值也不晚。那么到達(dá)逗留超時(shí)值時(shí)，套接字將通過 TCP RST 強(qiáng)制性 關(guān)閉。啟用超時(shí)值為零的選項(xiàng)將立即強(qiáng)制關(guān)閉。如果指定的超時(shí)值大于 65,535，則其將被減少到 65,535。?
4.7 設(shè)置發(fā)送延遲策略TCP_NODELAY
一般來說當(dāng)客戶端想服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)量來決定是否發(fā)送，如果數(shù)據(jù)量過小，那么系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)Nagle 算法（暫時(shí)還沒研究），來決定發(fā)送包的合并，也就是說發(fā)送會(huì)有延遲，這在有時(shí)候是致命的，比如說對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高的消息發(fā)送，在線對(duì)戰(zhàn)游戲等，即便數(shù)據(jù)量很小也要求立即發(fā)送，如果稍有延遲就會(huì)感覺到卡頓，默認(rèn)情況下Nagle 算法是開啟的，所以如果不打算有延遲，最好關(guān)閉它。這樣一旦有數(shù)據(jù)將會(huì)立即發(fā)送而不會(huì)寫入緩沖區(qū)。
但是對(duì)延遲要求不是特別高下還是可以使用的，還是可以提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的。
4.8 設(shè)置輸出輸出緩沖區(qū)大小SO_RCVBUF/SO_SNDBUF
- SO_SNDBUF：發(fā)送緩沖
- SO_RCVBUF：接收緩沖
默認(rèn)都是8K，如果有需要可以修改，通過相應(yīng)的set方法。不建議修改的太小，設(shè)置太小數(shù)據(jù)傳輸將過于頻繁。太大了將會(huì)造成消息停留。
不過我對(duì)這個(gè)經(jīng)過測試后有以下結(jié)論：
- 當(dāng)數(shù)據(jù)填滿緩沖區(qū)時(shí)，一定會(huì)發(fā)送
- 當(dāng)數(shù)據(jù)沒有填滿緩沖區(qū)時(shí)也會(huì)發(fā)送，這個(gè)算法還是上面說的Nagle 算法
4.9 設(shè)置保持連接存活SO_KEEPALIVE
雖然說當(dāng)設(shè)置連接連接的讀超時(shí)為0，即無限等待時(shí)，Socket不會(huì)被主動(dòng)關(guān)閉，但是總會(huì)有莫名其妙的軟件來檢測你的連接是否有數(shù)據(jù)發(fā)送，長時(shí)間沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接會(huì)被它們關(guān)閉掉。
因此通過設(shè)置這個(gè)選項(xiàng)為true，可以有如下效果：當(dāng)2個(gè)小時(shí)（具體的實(shí)現(xiàn)而不同）內(nèi)在任意方向上都沒有跨越套接字交換數(shù)據(jù)，則 TCP 會(huì)自動(dòng)發(fā)送一個(gè)保持存活的消息到對(duì)面。將會(huì)有以下三種響應(yīng)：
所以對(duì)于構(gòu)建長時(shí)間連接的Socket還是配置上SO_KEEPALIVE比較好。
4.10 異常：java.net.SocketException: Connection reset by peer
這個(gè)異常的含義是，我正在寫數(shù)據(jù)的時(shí)候，你把連接給關(guān)閉了。這個(gè)異常在一般正常的編碼是不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)異常的，因?yàn)橛脩敉ǔ?huì)判斷是否讀到流的末尾了，讀到末尾才會(huì)進(jìn)行關(guān)閉操作，如果出現(xiàn)這個(gè)異常，那就檢查一下判斷是否讀到流的末尾邏輯是否正確。
?
五、關(guān)于Socket的理解
5.1 Socket和TCP/IP
最近在看《TCP/IP詳解 卷1：協(xié)議》，關(guān)于TCP/IP我覺得講解的非常詳細(xì)，我做了點(diǎn)摘抄，可以大致看看，非常建議大家閱讀下這本書。通常TCP/IP分為四層：
也就是說Socket實(shí)際上是歸屬于應(yīng)用層，使用的事運(yùn)輸層的TCP，使用SocketServer監(jiān)聽的端口，也是可以被Telnet連接的。可以看下面兩行代碼：
ServerSocket server = new ServerSocket(port); Socket socket = server.accept();在什么情況獲取到這個(gè)Socket呢，通過理論加測試，結(jié)論是在三次握手操作后，系統(tǒng)才會(huì)將這個(gè)連接交給應(yīng)用層，ServerSocket 才知道有一個(gè)連接過來了。那么系統(tǒng)當(dāng)接收到一個(gè)TCP連接請(qǐng)求后，如果上層還沒有接受它（假如SocketServer循環(huán)處理Socket，一次一個(gè)），那么系統(tǒng)將緩存這個(gè)連接請(qǐng)求，既然是緩存那么就是有限度的，書上介紹的是緩存3個(gè)，但是經(jīng)過我的本機(jī)測試是50個(gè)，也就是說，系統(tǒng)將會(huì)為應(yīng)用層的Socket緩存50和TCP連接（這是和系統(tǒng)底層有關(guān)系的），當(dāng)超過指定數(shù)量后，系統(tǒng)將會(huì)拒絕連接。
假如緩存的TCP連接請(qǐng)求發(fā)送來數(shù)據(jù)，那么系統(tǒng)也會(huì)緩存這些數(shù)據(jù)，等待SocketServer獲得這個(gè)連接的時(shí)候一并交給它，這個(gè)會(huì)在后期學(xué)習(xí)NIO進(jìn)行詳解。
換句話說，系統(tǒng)接收TCP連接請(qǐng)求放入緩存隊(duì)列，而SocketServer從緩存隊(duì)列獲取Socket。
而上面例子中的為了讓服務(wù)端知道發(fā)送完消息的，關(guān)閉輸出流的操作：
socket.shutdownOutput();其實(shí)是對(duì)應(yīng)著四次揮手的第一次：
也就是上面說的主動(dòng)關(guān)閉，FIN_WAIT_1，這樣服務(wù)端就能得知客戶端發(fā)送完消息，此時(shí)服務(wù)端可以選擇關(guān)閉連接，也可以選擇發(fā)送數(shù)據(jù)后關(guān)閉連接：
這就是TCP所說的半關(guān)閉。其實(shí)很多知識(shí)都是想通的，多學(xué)點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)還是有必要的。
5.2 Socket和RMI
RMI基礎(chǔ)知識(shí)就不多介紹了（后續(xù)會(huì)寫，敬請(qǐng)期待），現(xiàn)在假定你對(duì)RMI有所了解，那么一般就會(huì)對(duì)這兩種技術(shù)有所比較?；蛘哒f在應(yīng)用的時(shí)候就會(huì)想用那種技術(shù)比較好。
RMI全稱：Remote Method Invocation－遠(yuǎn)程方法調(diào)用，通過名字其實(shí)就能對(duì)這種技術(shù)有個(gè)初步的了解?，F(xiàn)在我就簡單說說我對(duì)這兩種技術(shù)的想法。
這個(gè)待寫，等我寫完RMI博客的時(shí)候補(bǔ)上，那時(shí)候會(huì)更細(xì)致的了解下。
5.3 DatagramSocket與Socket
這一段涉及到UDP，依然和上面一樣，后續(xù)會(huì)補(bǔ)上。
5.4?拆包和黏包
使用Socket通信的時(shí)候，或多或少都聽過拆包和黏包，如果沒聽過而去貿(mào)然編程那么偶爾就會(huì)碰到一些莫名其妙的問題，所有有這方面的知識(shí)還是比較重要的，至少知道怎么發(fā)生，怎么防范。
現(xiàn)在先簡單說明下拆包和黏包的原因：
- 拆包：當(dāng)一次發(fā)送（Socket）的數(shù)據(jù)量過大，而底層（TCP/IP）不支持一次發(fā)送那么大的數(shù)據(jù)量，則會(huì)發(fā)生拆包現(xiàn)象。
- 黏包：當(dāng)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)送（Socket）很多數(shù)據(jù)量小的包時(shí)，底層（TCP/IP）會(huì)根據(jù)一定的算法（指Nagle）把一些包合作為一個(gè)包發(fā)送。
首先可以明確的是，大部分情況下我們是不希望發(fā)生拆包和黏包的（如果希望發(fā)生，什么都去做即可），那么怎么去避免呢，下面進(jìn)行詳解？
5.4.1 黏包
首先我們應(yīng)該正確看待黏包，黏包實(shí)際上是對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的一種優(yōu)化，假如說上層只發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，而底層卻發(fā)送了41個(gè)字節(jié)，其中20字節(jié)的I P首部、 20字節(jié)的T C P首部和1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，而且發(fā)送完后還需要確認(rèn)，這么做浪費(fèi)了帶寬，量大時(shí)還會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)擁堵。當(dāng)然它還是有一定的缺點(diǎn)的，就是因?yàn)樗鼤?huì)合并一些包會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能立即發(fā)送出去，會(huì)造成延遲，如果能接受（一般延遲為200ms），那么還是不建議關(guān)閉這種優(yōu)化，如果因?yàn)轲ぐ鼤?huì)造成業(yè)務(wù)上的錯(cuò)誤，那么請(qǐng)改正你的服務(wù)端讀取算法（協(xié)議），因?yàn)榧幢悴话l(fā)生黏包，在服務(wù)端緩存區(qū)也可能會(huì)合并起來一起提交給上層，推薦使用長度+類型+數(shù)據(jù)模式。
如果不希望發(fā)生黏包，那么通過禁用TCP_NODELAY即可，Socket中也有相應(yīng)的方法：
void setTcpNoDelay(boolean on)通過設(shè)置為true即可防止在發(fā)送的時(shí)候黏包，但是當(dāng)發(fā)送的速率大于讀取的速率時(shí)，在服務(wù)端也會(huì)發(fā)生黏包，即因服務(wù)端讀取過慢，導(dǎo)致它一次可能讀取多個(gè)包。
5.4.2 拆包
這個(gè)問題應(yīng)該引起重視，在TCP/IP詳解中說過：最大報(bào)文段長度（MSS）表示TCP傳往另一端的最大塊數(shù)據(jù)的長度。當(dāng)一個(gè)連接建立時(shí)，連接的雙方都要通告各自的 MSS。客戶端會(huì)盡量滿足服務(wù)端的要求且不能大于服務(wù)端的MSS值，當(dāng)沒有協(xié)商時(shí)，會(huì)使用值536字節(jié)。雖然看起來MSS值越大越好，但是考慮到一些其他情況，這個(gè)值還是不太好確定，具體詳見《TCP/IP詳解 卷1：協(xié)議》。
如何應(yīng)對(duì)拆包，其實(shí)在上面2.3節(jié)已經(jīng)介紹過了，那就是如何表明發(fā)送完一條消息了，對(duì)于已知數(shù)據(jù)長度的模式，可以構(gòu)造相同大小的數(shù)組，循環(huán)讀取，示例代碼如下：
int length=1024;//這個(gè)是讀取的到數(shù)據(jù)長度，現(xiàn)假定1024 byte[] data=new byte[1024]; int readLength=0; while(readLength<length){int read = inputStream.read(data, readLength, length-readLength);readLength+=read; }這樣當(dāng)循環(huán)結(jié)束后，就能讀取到完整的一條數(shù)據(jù)，而不需要考慮拆包了。
?
單單關(guān)于Java的Socket編程已經(jīng)基本介紹完成了，當(dāng)然還有更深層次的知識(shí)沒有涉及到，后續(xù)如果能有接觸也會(huì)寫出來，希望我的文章能幫助到有需要的人，如果有什么不對(duì)的地方請(qǐng)指出，禁止轉(zhuǎn)載。
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以上是生活随笔為你收集整理的【转】Java Socket编程基础及深入讲解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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