2. 程式人生 > >socket程式設計—技術實現

socket程式設計—技術實現

阿新 • • 發佈：2018-12-27
這幾天都在玩socket了，有一點心得，貼出來與大家共賞，若有不妥或錯誤的地方，還請各位看官指點一二。

什麼是socket？socket就是...，我在這裡就不抄書了，有興趣的同仁去查查書吧。
不過還要說一句，socket就是不同程序之間的一種通訊方式。就象打電話是朋友之間的一種通訊方式是一樣。個人理解：所謂“通訊”，就是相互之間傳送資料。有人理解socket是不同計算機之間的一種通訊方
式，這是不確切的。兩個程序，不管是執行在同一臺計算機上，還是執行在不同計算機上，都可通過
socket技術進行通訊。

socket套接字的使用需要有網絡卡的支援，所以socket一般都被用來在不同機器之間通訊，而如果在同一臺計算機上的兩個程序進行通訊，通常採用效率更高的共享記憶體技術來實現。

兩個程序之間進行通訊，就需要兩個程序同時都在運行了（廢話），在具體實現中，兩個程序我們通常要區別對待，一個程序專門等待另一個程序給自己發訊息，收到訊息後進行處理，在把處理結果傳送回去。我們把專門處理訊息、提供服務的程序稱為伺服器端，把傳送訊息、請求處理的程序稱為客戶端。總體過程就是客戶端傳送一個訊息給伺服器端，伺服器端程序收到訊息進行處理，把處理結果傳送給客戶端。恩，就是這樣。

還有一個問題，如果我現在有一個程序要跟另一臺計算機上的某個程序進行socket通訊，那在我這個程序中如何指定另一個程序呢？這裡還需要說一下另一個概念——埠，如果把作業系統比作一座房子的話，那埠就是房子的視窗，是系統外界同系統內部進行通訊的通道。在socket實現中，我們不進行另一個程序的指定，而是指定傳送訊息或接收訊息的埠號。比如說現在程序A要給程序B發訊息，我們會把訊息傳送到程序B所執行的計算機的埠N上，而程序B此時正在監視埠N，這樣程序B就能收到程序A傳送來的資料，同樣程序B也把訊息傳送到該埠上，程序A也能從該埠收到程序B傳送來的資料，當然，這需要客戶端和伺服器端關於埠號進行一個約定，即共同操作同一個埠。如果客戶端把訊息傳送到埠N1上，而伺服器端監視的是埠N2，那通訊一定不能成功。埠號最大為65535，不能比這個再大了，但在我們自己的程式中儘量不要用小於1024的埠號，小於1024的埠好很多都被系統使用了，比如23被telnet所使用。

socket的實現是很簡單的，只要按照一定的步驟，就可馬上建立一個這樣的通訊通道。

下面較詳細的介紹幾個核心的函式：

SOCKET socket(int af, int type, int protocol);
無論是客戶端還是伺服器端，下面這個函式是一定要用到的，也是最先用到的。
這個函式是要告訴系統，給我準備好一個socket通道，我要和其它程序通訊了。函式的返回值很重要，我們要記下來，它表示系統為我們準備好的這個socket通道，在以後的每個socket相關函式中都會用到，如果這個值等於SOCKET_ERROR，表示函式執行失敗了。函式的引數我們分別給：PF_INET、SOCK_STREAM和IPPROTO_TCP。

int bind(SOCKET s, const sockaddr *addr, int namelen);
這個函式只有伺服器端程式使用，作用是與某個socket通道繫結。可以用返回值判斷該函式執行結果怎麼樣，如果等於SOCKET_ERROR，那就是失敗了。第一個引數s，就是socket()函式的返回值；在結構addr中，我們要給定一個埠號；namelen等於結構sockaddr的大小。

int listen(SOCKET s, int backlog);
這個函式只有伺服器端程式使用，作用是監聽該埠。返回值與bind函式意義一樣。

int accept(SOCKET s, sockaddr *addr, int *addrlen);
這個函式只有伺服器端程式使用，作用是響應客戶端的連線。返回值與bind函式意義一樣。

int connect(SOCKET s, const sockaddr *name, int namelen);
這個函式只有客戶端程式使用，作用是把客戶端和某個計算機的某個埠建立連線。返回值與bind函式意義一樣。第一個引數s，就是socket()函式的返回值；在結構name中，我們要給定一個埠號和目的機器名；namelen等於結構sockaddr的大小。

int send(SOCKET s, char *buf, int len, int flags);
int recv(SOCKET s, char *buf, int len, int flags);
這兩個函式就是傳送資料和接收資料，客戶端和伺服器端程式都能用，哪個傳送哪個接收不用說了吧？呵呵。
從函式的返回值可以檢查函式執行是否成功。引數中buf是指向傳送或接收的資料的指標，len是資料長度。flags我們給個0就可以（其實是我不知道具體含義）。

最後就是關閉socket了，這個很容易忘掉，但這個函式很重要，一定要用。
int closesocket(SOCKET s);


好了，關鍵函式就這麼幾個，下圖是這幾個函式的執行順序：

client端 service端

  |     |
  v     v
socket() socket()
  |     |
  |     v
  |   bind()
  |     |
  |     v
  |   listen()
  |     |
  |     v
  |   accept() 掛起，直到有客戶端來連線
  |     |
  v   三段握手過程   |
connect() <-------------> |
  |     |
  v   傳送訊息   v
  +---> send() ---------------> recv() <-------+
  |   |     . |
  |   |     . 處理訊息 |
  |   v   響應訊息   . |
  +---- recv() <--------------- send() --------+
  |     |
  v     |
close() ---------------> recv()
    |
    v
  closesocket()

上圖我覺得能很好的說明客戶端和伺服器端的執行軌跡。

使用以上幾個函式在 linux 系統上就可成功建立一個socket通訊連路，但如果在windows系統上，還要用到另一個函式：
int WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData);
在windows系統上，首先要執行這個函式，所以要把這個函式放在socket()函式的前面。

我對上面的函式進行了一些封裝，為節省篇幅，我去掉所有註釋和非重要的函式，在這裡可以看到各個函式的具體用法：

在 VC60 環境下要執行下面的函式，要包含標頭檔案 errno.h 和 winsock2.h，還有，在連線的時候要連線上ws2_32.dll檔案。

這是標頭檔案內容：
class Socket {
public:

bool setup();

void close();

bool connect(string host, int port);

bool listen();

int accept();

int recv(char *buf, int len);

int recv(int new_fd, char *buf, int len);

int send(const char *msg, int len);

int send(int new_fd, const char *msg, int len);

private:
  int _fd;
};

這是實現檔案內容：
bool Socket::setup() {

WSADATA wsd;
_fd = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsd);
if(_fd) {
return false;
}

_fd = ::socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if (_fd == -1) {
return false;
}
return true;
}

bool Socket::listen() {
struct sockaddr_in my_addr;

my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons(52309);
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

if(::bind(_fd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == SOCKET_ERROR) {
return false;
}

if(::listen(_fd, BACKLOG) == SOCKET_ERROR) {
return false;
}

return true;
}

int Socket::accept()
{
int new_fd;
struct sockaddr_in their_addr;
int sin_size = sizeof(their_addr);

printf("accepting... \n");

new_fd = ::accept(_fd,
  (struct sockaddr *)&their_addr,
  &sin_size);
return new_fd == SOCKET_ERROR ? -1:new_fd;
}

bool Socket::connect(string host, int port) {
struct hostent *_h = gethostbyname(host.c_str());
if (_h == 0) {
return false;
}

struct in_addr *_addr = (struct in_addr *)_h->h_addr;
struct sockaddr_in sin;
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_addr = *_addr;
sin.sin_port = htons(port);

if (::connect(_fd, (sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR) {
return false;
}

return true;
}

int Socket::recv(int new_fd, char *buf, int len)
{
int nb = ::recv(new_fd, buf, len, 0);
if (nb == -1) {
printf("Error! recv.\n");
}
return nb;
}

int Socket::recv(char *buf, int len) {
return recv(_fd, buf, len);
}

int Socket::send(const char *msg, int len) {
return send(_fd, msg, len);
}

int Socket::send(int new_fd, const char *msg, int len)
{
int nb = ::send(new_fd, msg, len, 0);
if (nb == -1) {
printf("Error! send.\n");
}

return nb;
}

void Socket::close() {

int trytimes = 0;
while(::closesocket(_fd) && trytimes < CLOSE_TRY_TIMES)
trytimes++;

if(trytimes == 10) {
printf("Cannot close socket!\n");
}
}

好，socket類是封裝好了，下面就是組織了，伺服器端和客戶端是不一樣的，下面分別給出程式碼，到這裡已經就很簡單了。

客戶端：
int main(int argc, char **argv)
{
printf("socket of client is run ...\n");
Socket s;
if (!s.connect("dezhi", 52309))
return 0;

char *msg = "ok, send a message.";
for (int i=0; i<10; i++) {
s.send(msg, 20);
printf("message = %s\n", msg);
}
s.send("q", 1);
s.close();

return 0;
}

伺服器：
int main(int argc, char **argv) {
printf("socket of service is run ...\n");

Socket s;
s.listen();
int new_fd = s.accept();

char buf[8];
buf[7] = '\0';
while (1) {
if (s.recv(new_fd, buf, 5) != -1) {
  printf("%s\n", buf);
  if (buf[0] == 'q')
  break;
}
}
s.close();
}

下面為執行結果：
客戶端：
socket of client is run ...
Socket: WSAStartup success execute.
Socket: socket success execute.
Socket: Establish the connection to "127.0.0.1:52309"
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
Socket: Close connection to "127.0.0.1:52309"
Press any key to continue

伺服器端
socket of service is run ...
Socket: WSAStartup success execute.
Socket: socket success execute.
bind ok!
listen ok!
accepting...
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
qk, send a message.
Press any key to continue

就到這裡吧。socket的相關內容可遠不止這些，我在這裡只是給大家來個拋磚引玉，想深究？路還很漫長。關於詳細的實現程式碼，去我的《原始碼》上找吧，不放在這裡，是為了讓篇幅小些。

相關推薦

socket程式設計—技術實現

這幾天都在玩socket了，有一點心得，貼出來與大家共賞，若有不妥或錯誤的地方，還請各位看官指點一二。什麼是socket？socket就是...，我在這裡就不抄書了，有興趣的同仁去查查書吧。不過還要說一句，socket就是不同程序之間的一種通訊方式。就象打電話是朋友之間的一種通訊方式是一樣。個人理解：所謂“通

socket程式設計select實現併發處理

//伺服器客戶端均已修改 //伺服器 #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <

Socket程式設計-TCP實現簡單聊天程式

在System.net.Sockets的名稱空間中，TcpListener類與TcpClient類是兩個專門用於TCP協議程式設計的類，它們封裝了底層的套接字並分別提供了用Socket進行同步和非同步通訊的方法，降低了TCP應用程式設計的難度。 在網路應用程式設計中，利用TCP協議編寫的程式

socket程式設計 java實現

 先從伺服器端說起。伺服器端先初始化Socket，然後與埠繫結(bind)，對埠進行監聽(listen)，呼叫accept阻塞，等待客戶端連線。在這時如果有個客戶端初始化一個Socket，然後連線伺服器(connect)，如果連線成功，這時客戶端與伺服器端的連線就

Socket程式設計之實現瀏覽器與Socket的互動

我們只瀏覽器發起一個http請求，後臺對應服務會接收並且處理該請求。 那麼它是怎麼實現的呢？也就是底層原理是什麼？ 我們都知道http協議的底層是基於TCP/IP協議的， 而TCP/IP協議的實現形式就是Socket。 所以理論上，後臺寫一個Socket服務端是可以和瀏覽器互動的， 而

linux下socket程式設計 select實現非阻塞模式多臺客戶端與伺服器通訊

select函式原型如下： int select (int maxfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); select系統呼叫是用來讓我們的程式

Socket程式設計簡單實現區域網多人互聊

                首先  我們要確認的是在同一個區域網，客戶端使用的IP地址是Server的IP地址和Server的埠。這樣接下來我們就能實現簡單的互聊。 package com.blueZhang; import java.io.BufferedReade

Telnet協議詳解及使用C# 用Socket 程式設計來實現Telnet協議

轉自： http://www.cnblogs.com/jicheng1014/archive/2010/01/28/1658793.html 同步發行到atpking.com...... 這因為有個任務涉及到使用telnet 來連線遠端的路由器,獲取資訊,之後進行處理. 所以需要寫一個自動te

UDP協議網路Socket程式設計(java實現C/S通訊案例)

我的部落格園：https://www.cnblogs.com/chenzhenhong/p/13825286.html   我的CSDN部落格：https://blog.csdn.net/Charzous/article/details/109016215 目錄 一、前言：認識UDP 二、UDP的特

socket程式設計readline函式實現回射伺服器/客戶端

為了解決粘包問題，reanline函式使用recv函式進行窺探，不清除內容 #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/

Socket程式設計之TCP的簡單實現

Client import java.io.*; import java.net.Inet4Address; import java.net.InetSocketAddress; import java.net.Socket; public class Client { pub

【Java TCP/IP Socket程式設計】----深入剖析----TCP資料傳輸底層實現

目錄   套接字底層資料結構 TCP資料傳輸底層實現 案例 --------筆記來自於書籍《Java TCP/IP Socket程式設計》 套接字底層資料結構     要熟悉掌握網路程式設計，就需要理解套接字的具體實現所關聯的資料結構和底

socket程式設計--實現簡單的qq

socket程式設計–實現簡單的qq 單向通訊 伺服器端： /** * 這是伺服器端，讓它在9999埠監聽 */ package Test1netServer; import java.net.*; import java.io.*

socket程式設計 套接字程式設計 (純理論，以後補一下實現程式碼）

基本概念   套接字——應用層和傳輸層之間，提供應用傳輸介面 Web/RPC/中介軟體——應用層之上的網路開發 應用程式設計介面API（application programming interface） 套接字介面（socket interface）簡稱套接字，

Linux下網路socket程式設計——實現伺服器（select）與多個客戶端通訊

Linux下網路socket程式設計——實現伺服器（select）與多個客戶端通訊 置頂 2017年06月23日 14:44:37 閱讀數：3225 標籤： socket程式設計伺服器與多個客戶端通epoll多路複用C語言網路程式設計 更多

Qt中採用多執行緒實現Socket程式設計

      本文介紹的是Qt中採用多執行緒Socket程式設計，由於工作專案的需要，使用Qt的socket程式設計。Qt裡的example是個不錯的教程，但是當我把程式碼移植

Socket程式設計（二）回射客戶/伺服器的實現

TCP客戶/伺服器模型，即C/S模型 可以將這個模型類比為打電話。 TCP伺服器通過socket()建立一個套接字，相當於安裝一臺話機；然後為安裝好的話機繫結bind()一個電話號碼；讓話機處於監聽的狀態listen()；等待客戶端的連線accept（），也就是等待對方電話撥打過來，如果一直

利用socket技術實現用java實現客戶端向服務端傳送檔案，伺服器端接收檔案並給出一個響應。

通訊是網路程式設計中重要的組成部分，而socket程式設計是網路程式設計的基礎。利用socket可以實現客戶端和伺服器端的通訊。下面我先把客戶端和伺服器端的程式碼粘上去再進行詳細的分析。 package test1; import java.io.File; import java.io

python 學習筆記_2 模擬socket程式設計 服務端、客戶端通訊(參考核心程式設計2程式碼實現)

伺服器端程式碼實現： #!/usr/bin/env python#coding=gbk'''接收客戶端字串，在欄位串前面打上當前時間，然後返回server端採用 python2 linux下除錯執行客戶端採用python3 windows下除錯執行（注意編碼格式）''' from socket impor

利用Python進行socket網路程式設計，實現樹莓派與Ubuntu（16.04）之間的簡單的網路聊天

標題 目標： 採用socket程式設計，完成兩個樹莓派之間、或者樹莓派與Ubuntu系統之間的網路文字通訊（或聊天） 分析： 首先我們需要了解socket程式設計的原理以及它是怎麼實現的。 Socket的英文原義是“孔”或“插座”。作為BSD UNIX的程序通訊機制，取後一種意思。