Android的IPC机制(七)?? Socket的原理简析与使用

发布于:2021-10-29 00:20:53

综述

  在前面的几篇文章中,我们介绍了许多在Android中有关进程间通信的方式,但都是在一个设备上进行的进程间通信,而这时候我们两个应用在不同的设备上的时候,在这个时候我们就不能通过前方介绍的那些方法来解决了。但是我们通过网络进行通信来处理这个问题。今天就来介绍一下Android中网络通信的其中一种方式??Socket。Socket翻译为中文为套接字,而现在套接字也成为了操作系统中的一部分。下面我们就来看一下如何使用这个套接字的。


TCP/IP介绍

  这里有一点需要说明一下,在Internet所使用的各种协议中,最重要的和最著名的就是TCP和IP两个协议。而我们现在经常提到的TCP/IP并不一定单指TCP和IP这两个具体的协议,而往往表示Internet所使用的整个TCP/IP协议族。


TCP/IP的体系结构

  TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务,同时TCP/IP协议也允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行。TCP/IP协议是一个四层的体系结构,它包含应用层、传输层、网络层、网络接口层。在传输层中主要使用的有两种协议:TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)和UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)。下面是TCP/IP体系结构示意图。


传输控制协议TCP

  TCP是TCP/IP体系中非常复杂的一个协议,在这里我们简单看一下TCP协议的特点,对于TCP协议的详细内容,可以查看一些计算机网络的相关书籍。
1. TCP是面向连接传输协议,也就是说在我们的应用程序在使用TCP协议之前,必须先建立起TCP连接。在传送数据完毕后,必须释放已经建立的TCP连接。就像我们打电话一样,打电话之前首先需要拨号进行建立连接,等通话结束后再挂断释放连接。
2. 每一条TCP连接只能有两个端点,每一条TCP连接只能是点对点的。
3. TCP提供了一个可靠交付的服务,也就是说通过TCP连接传送的数据,无差错,不丢失,不重复,并且按序到达。
4. TCP提供全双工通信,它允许通信双方的应用进程在任何时候都能够发送数据。
5. TCP通信中是面向字节流的,其中的“流”指的是流入到进程或从进程流出的字节序列。


用户数据报协议UDP

  用户数据报协议UDP只是在IP的数据服务上增加了很少的一点功能(复用、分用的功能以及差错检测的功能)。在这里简单说一下UDP的特点。
1. UDP是无连接,也就是在发送数据之前是不需要建立连接的,也就减少了开销和发送数据之间的延时。
2. UDP它只能是尽最大努力地交付,也就是不能够保证可靠交付。
3. UDP它是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文,再添加首部后就向下交付给IP层。
4. UDP它没有拥塞控制,也就是说在网络出现拥塞的情况下不会使源主机的发送速率降低。
5. UDP支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信。


Socket在TCP/IP中的作用

  Socket是工作于TCP/IP协议中应用层和传输层之间的一种抽象(不属于应用层也不属于传输层)。在Android系统中,它可以分为流套接字(streamsocket)和数据报套接字(datagramsocket)。而Socket中的流套接字将TCP协议作为其端对端协议,提供了一个可信赖的字节流服务;数据报套接字使用UDP协议,提供数据打包发送服务。
  在网络编程的时候,我们经常把Socket作为应用进程和传输层协议之间的接口。在下面图中表示了这样一个概念。在图中我们假定了运输层使用的是TCP协议(如果使用的是UDP协议,情况也是类似的,只是UDP是无连接的通信的两端依然可以用两个套接字来标志)。并且现在套接字已经成为操作系统内核的一部分。

  不过有一点我们要注意,在套接字以上的进程是受应用程序控制的,而在套接字以下的的传输层协议软件则是由计算机操作系统控制。因此,只要我们的应用程序使用TCP/IP协议进行通信,它就必须通过Socket与操作系统交互并请求服务。从这里可以看出来,我们对Socket以上的应用进程具有完全的控制,但对Socket以下的传输层却只有很少的控制。例如,我们可以选择传输层协议(TCP或UDP)和一些传输层的参数(如最大缓存空间和最大报文长度)。


Socket使用案例

  在这里我们选择传输层协议为TCP协议,也就是我们将使用流套接字作为例子进行举例说明。现在我们现在做一个聊天室功能。在这里我们创建两个应用程序,分别运行在两个不同的设备上。首先看一下效果图。


演示

????


客户端代码

package com.example.ljd.socketclient;

import android.annotation.SuppressLint;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.os.SystemClock;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.text.TextUtils;
import android.view.View;
import android.widget.EditText;
import android.widget.LinearLayout;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.sql.Date;
import java.text.SimpleDateFormat;

import butterknife.Bind;
import butterknife.ButterKnife;
import butterknife.OnClick;

public class MainActivity extends AppCompatActivity{

private static final int RECEIVE_NEW_MESSAGE = 1;
private static final int SOCKET_CONNECT_SUCCESS = 2;
private static final int SOCKET_CONNECT_FAIL = 3;

@Bind(R.id.msg_edit_text)
EditText mMessageEditText;

@Bind(R.id.show_linear)
LinearLayout mShowLinear;

private PrintWriter mPrintWriter;
private Socket mClientSocket;
private boolean mIsConnectServer = false;

@SuppressLint("HandlerLeak")
private Handler mHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {

case RECEIVE_NEW_MESSAGE:
TextView textView = new TextView(MainActivity.this);
textView.setText((String)msg.obj);
mShowLinear.addView(textView);
break;

case SOCKET_CONNECT_SUCCESS:
Toast.makeText(MainActivity.this,"连接服务端成功",Toast.LENGTH_SHORT).show();
break;

case SOCKET_CONNECT_FAIL:
Toast.makeText(MainActivity.this,"连接服务端失败,请重新尝试",Toast.LENGTH_SHORT).show();
break;
default:
break;

}
}
};

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
ButterKnife.bind(this);

}

@Override
protected void onDestroy() {
ButterKnife.unbind(this);
disConnectServer();
super.onDestroy();
}

@OnClick({R.id.send_btn,R.id.connect_btn,R.id.disconnect_btn})
public void onClickButton(View v) {

switch (v.getId()){
case R.id.send_btn:
sendMessageToServer();
break;
case R.id.connect_btn:
new Thread() {
@Override
public void run() {
connectServer();
}
}.start();
break;
case R.id.disconnect_btn:
Toast.makeText(MainActivity.this,"已经断开连接",Toast.LENGTH_SHORT).show();
disConnectServer();
break;
}

}

private String getTime(long time) {
return new SimpleDateFormat("(HH:mm:ss)").format(new Date(time));
}

private void connectServer() {

if (mIsConnectServer)
return;

int count = 0;
while (mClientSocket == null) {
try {
mClientSocket = new Socket("10.10.14.160", 8088);
mPrintWriter = new PrintWriter(new BufferedWriter(
new OutputStreamWriter(mClientSocket.getOutputStream())), true);
mIsConnectServer = true;
mHandler.obtainMessage(SOCKET_CONNECT_SUCCESS).sendToTarget();
} catch (IOException e) {
SystemClock.sleep(1000);
count++;
if (count == 5){
mHandler.obtainMessage(SOCKET_CONNECT_FAIL).sendToTarget();
return;
}
}
}

try {
// 接收服务器端的消息
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(
mClientSocket.getInputStream()));
while (!MainActivity.this.isFinishing()) {
String msg = bufferedReader.readLine();
if (msg != null) {
String time = getTime(System.currentTimeMillis());
final String showedMsg = "server " + time + ":" + msg;
mHandler.obtainMessage(RECEIVE_NEW_MESSAGE, showedMsg)
.sendToTarget();
}
}
mPrintWriter.close();
bufferedReader.close();
mClientSocket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

private void disConnectServer(){
mIsConnectServer = false;
if (mClientSocket != null) {
try {
mClientSocket.shutdownInput();
mClientSocket.close();
mClientSocket = null;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

private void sendMessageToServer(){
if (!mIsConnectServer){
Toast.makeText(this,"没有连接上服务端,请重新连接",Toast.LENGTH_SHORT).show();
return;
}
final String msg = mMessageEditText.getText().toString();
if (!TextUtils.isEmpty(msg) && mPrintWriter != null) {
mPrintWriter.println(msg);
mMessageEditText.setText("");
String time = getTime(System.currentTimeMillis());
final String showedMsg = "client " + time + ":" + msg;
TextView textView = new TextView(this);
textView.setText(showedMsg);
mShowLinear.addView(textView);
}
}
}

客户端布局代码

android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical"
android:padding="5dp"
>

android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="0dp"
android:layout_weight="1" >

android:id="@+id/show_linear"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:orientation="vertical" >



android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:orientation="horizontal">

android:id="@+id/msg_edit_text"
android:layout_width="0dp"
android:layout_gravity="bottom"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_weight="1"
/>

android:id="@+id/send_btn"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="发送" />


android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:orientation="horizontal">
android:id="@+id/connect_btn"
android:layout_width="0dp"
android:layout_weight="1"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="连接"/>

android:id="@+id/disconnect_btn"
android:layout_width="0dp"
android:layout_weight="1"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="断开连接"/>


服务端代码 

package com.example.ljd.socketserver;

import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.text.TextUtils;
import android.widget.EditText;
import android.widget.LinearLayout;
import android.widget.TextView;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.sql.Date;
import java.text.SimpleDateFormat;


import butterknife.Bind;
import butterknife.ButterKnife;
import butterknife.OnClick;

public class MainActivity extends AppCompatActivity{

@Bind(R.id.show_linear)
LinearLayout mShowLinear;

@Bind(R.id.msg_edit_text)
EditText mMessageEditText;

private ServerSocket mServerSocket;
private PrintWriter mPrintWriter;
private Handler mHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
if (msg.what == 0){
TextView textView = new TextView(MainActivity.this);
textView.setText((String)msg.obj);
mShowLinear.addView(textView);
}
super.handleMessage(msg);
}
};

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
ButterKnife.bind(this);
try {
mServerSocket = new ServerSocket(8088);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(new AcceptClient()).start();
}


@Override
public void onDestroy() {
ButterKnife.unbind(this);
if (mServerSocket != null){
try {
mServerSocket.close();
mServerSocket = null;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
super.onDestroy();
}

@OnClick(R.id.send_btn)
public void onClickButton() {
final String msg = mMessageEditText.getText().toString();
if (!TextUtils.isEmpty(msg) && mPrintWriter != null) {
//将消息写入到流中
mPrintWriter.println(msg);
mMessageEditText.setText("");
String time = getTime(System.currentTimeMillis());
final String showedMsg = "server " + time + ":" + msg;
TextView textView = new TextView(this);
textView.setText(showedMsg);
mShowLinear.addView(textView);
}
}

private String getTime(long time) {
return new SimpleDateFormat("(HH:mm:ss)").format(new Date(time));
}

class AcceptClient implements Runnable{

@Override
public void run() {
try {
Socket clientSocket = null;
while (clientSocket == null){
clientSocket = mServerSocket.accept();
mPrintWriter = new PrintWriter(new BufferedWriter(
new OutputStreamWriter(clientSocket.getOutputStream())), true);
}
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(
clientSocket.getInputStream()));
while (!MainActivity.this.isFinishing()) {
//读取客户端发来的消息
String msg = bufferedReader.readLine();
if (msg != null) {
String time = getTime(System.currentTimeMillis());
final String showedMsg = "client " + time + ":" + msg;
mHandler.obtainMessage(0, showedMsg)
.sendToTarget();
}
}
bufferedReader.close();
clientSocket.close();
mPrintWriter.close();

} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

服务端布局代码

android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical"
android:padding="5dp"
>

android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="0dp"
android:layout_weight="1" >

android:id="@+id/show_linear"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:orientation="vertical" >



android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:orientation="horizontal">

android:id="@+id/msg_edit_text"
android:layout_width="0dp"
android:layout_gravity="bottom"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_weight="1"
/>

android:id="@+id/send_btn"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="发送" />



添加权限

  在客户端与服务端应用中我们还需要添加一些权限




总结

  在网络通信中我们除了socket我们最常用的还有一种方式那就是http通信,而http连接采用的是”请求?响应方式“,也就是说只有当客户端发出请求时,服务端才能够向客户端返回数据。在这里我们就不在详细介绍。对于Android的IPC机制就说到这里了,当然还有其他方式可以进行跨进程通信,我们可以自行研究了。


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