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java整合socket通信全流程

news 来源：原创 2025/5/20 5:40:13

前言

大家好，由于工作上业务的需要，在java项目中引入了socket通信，特此记录一下，用以备份，本文章中的socket通信实现了，服务端与客户端的双向通讯，以及二者之间的心跳通信，服务端重启之后，客户端的自动重连功能。

原理

Socket通信是计算机网络中常用的一种通信机制，它是基于TCP/IP协议实现的，提供了两个应用程序之间通过网络进行数据交换的能力。Socket本质上是一种抽象概念，为网络服务提供了一组API接口。

Socket通信模型

Socket通信模型通常包括客户端和服务器端两部分。
服务器端：负责在特定的端口监听来自客户端的连接请求，当一个请求到达时，服务器会与客户端建立连接，并为客户端提供相应的服务。
客户端：主动向服务器的特定IP地址和端口发起连接请求，连接成功后，客户端可以通过建立的连接向服务器发送请求并接收响应。

Socket通信过程

Socket通信过程一般包括以下几个步骤：

服务器监听：

服务器通过socket()函数创建一个Socket，并通过bind()函数将其绑定到一个IP地址和端口上。然后，服务器调用listen()函数开始监听该端口上的连接请求。

客户端请求连接：

客户端也通过socket()函数创建一个Socket，然后调用connect()函数尝试与服务器的指定IP地址和端口建立连接。

服务器接受连接：

服务器在接收到客户端的连接请求后，通过accept()函数接受这个连接。如果成功，accept()函数会返回一个新的Socket（通常称为“子Socket”），用于与该客户端进行通信。

数据传输：连接建立成功后，客户端和服务器就可以通过新建立的Socket进行数据传输了。数据传输可以是单向的也可以是双向的。应用程序可以使用send(), write(), recv(), read()等函数进行数据发送和接收操作。

断开连接：

当通信结束后，客户端和服务器都可以调用close()函数来关闭自己持有的Socket，从而断开两者之间的连接。
TCP vs UDP
在实际使用中，基于Socket的通信方式主要有两种：基于TCP和基于UDP。
TCP Socket：提供可靠、面向连接、基于字节流的通信方式。适用对数据完整性和顺序有要求的应用场景。
UDP Socket：提供无连接、不保证可靠性、基于消息（数据报）的通信方式。适用于对实时性要求高、容忍部分数据丢失或乱序的应用场景。

代码实现

服务端

服务端主体逻辑：和每个接入的客户端都会使用独立线程建立起长连接，二者之间使用心跳保持联系，使用clientSockets 存储了每个客户端的信息便于和客户端建立起联系。

package com.example.demo2.server.socket;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.DisposableBean;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.annotation.PostConstruct;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author kim
 */
@Component
public class TcpServer implements DisposableBean {
   
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(TcpServer.class);

    private final SocketServerConfig config;
    private ServerSocket serverSocket;
    private ExecutorService executorService;
    private volatile boolean running = true;

    // 存储客户端连接
    private final Map<String, Socket> clientSockets = new ConcurrentHashMap<>();

    public TcpServer(SocketServerConfig config) {
   
        this.config = config;
    }

    @PostConstruct
    public void start() throws IOException {
   
        executorService = Executors.newFixedThreadPool(config.getMaxThreads());
        serverSocket = new ServerSocket(config.getPort());
        logger.info("平台socket服务已启动, 监听端口为 {}", config.getPort());

        new Thread(this::acceptConnections).start();
    }

    private void acceptConnections() {
   
        while (running) {
   
            try {
   
                Socket clientSocket = serverSocket.accept();
                String clientAddress = clientSocket.getInetAddress().getHostAddress();
                clientSockets.put(clientAddress, clientSocket);
                executorService.execute(new ClientHandler(clientSocket, clientAddress));
            } catch (IOException e) {
   
                if (running) {
   
                    logger.error("Connection accept error", e);
                }
            }
        }
    }

    // 用于发送消息到特定客户端
    public void sendMessageToClient(String clientAddress, String message) throws IOException {
   
        Socket socket = clientSockets.get(clientAddress);
        if (socket != null && !socket.isClosed()) {
   
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            out.println(message);
            logger.info("Sent message to {}: {}",