Skip to main content

Sockets trong Java

Sockets là một cơ chế giao tiếp mạng cấp thấp cho phép các ứng dụng trao đổi dữ liệu qua các kết nối mạng. Trong Java, việc lập trình theo giao thức TCP (Transmission Control Protocol) thông qua các lớp Socket và ServerSocket cho phép xây dựng các ứng dụng client-server một cách hiệu quả và ổn định. Bài viết dưới đây sẽ giới thiệu chi tiết về khái niệm Sockets, lập trình TCP và cách sử dụng ServerSocket trong Java, kèm theo các ví dụ cụ thể.

1. Khái Niệm Cơ Bản​

1.1. Socket là gì?​

  • Socket: Là một điểm cuối trong giao tiếp giữa hai tiến trình qua mạng. Nó là một giao diện lập trình ứng dụng (API) cung cấp các phương thức để gửi và nhận dữ liệu qua kết nối mạng.
  • TCP (Transmission Control Protocol): Là giao thức truyền tải tin cậy, đảm bảo dữ liệu được chuyển đến đích một cách đúng thứ tự và không bị mất mát. Khi sử dụng TCP, các socket sẽ thiết lập một kết nối "handshake" trước khi trao đổi dữ liệu.

1.2. Client và Server​

  • Client: Là ứng dụng khởi tạo kết nối tới server thông qua một đối tượng Socket.
  • Server: Là ứng dụng lắng nghe các kết nối đến từ client, thường được xây dựng bằng lớp ServerSocket để chấp nhận và quản lý các kết nối.

2. Lập Trình TCP với Socket và ServerSocket​

2.1. ServerSocket​

  • ServerSocket: Là lớp dùng để tạo ra một socket phía server. Nó lắng nghe trên một cổng (port) cụ thể và chấp nhận các kết nối từ client.
  • Quá trình hoạt động của ServerSocket:
    1. Khởi tạo: Tạo một đối tượng ServerSocket và gán một port.
    2. Lắng nghe: Gọi phương thức accept() để chờ kết nối từ client. Phương thức này sẽ chặn (blocking) cho đến khi có kết nối được thiết lập.
    3. Xử lý kết nối: Sau khi kết nối được chấp nhận, server sẽ nhận được một đối tượng Socket đại diện cho kết nối với client, từ đó có thể gửi và nhận dữ liệu.

2.2. Socket (Client)​

  • Socket: Là lớp dùng để kết nối tới server. Khi tạo đối tượng Socket, client sẽ chỉ định địa chỉ IP (hoặc hostname) và port của server.
  • Quá trình hoạt động của Socket:
    1. Kết nối: Client tạo ra đối tượng Socket và kết nối tới server.
    2. Giao tiếp: Sử dụng các luồng dữ liệu (InputStream và OutputStream) để gửi và nhận dữ liệu.
    3. Đóng kết nối: Sau khi hoàn tất trao đổi, client và server cần đóng kết nối để giải phóng tài nguyên.

3. Ví Dụ Thực Tế​

3.1. Ví Dụ Server: Sử dụng ServerSocket​

Dưới đây là một ví dụ đơn giản về server lắng nghe kết nối từ client và gửi một thông điệp chào mừng:

import java.io.*;
import java.net.*;

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) {
        int port = 12345; // Cổng server
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port)) {
            System.out.println("Server đang lắng nghe trên cổng " + port);

            // Vòng lặp chấp nhận các kết nối từ client
            while (true) {
                Socket clientSocket = serverSocket.accept();
                System.out.println("Đã có client kết nối từ " + clientSocket.getInetAddress().getHostAddress());

                // Tạo luồng ghi dữ liệu gửi đến client
                OutputStream output = clientSocket.getOutputStream();
                PrintWriter writer = new PrintWriter(output, true);
                writer.println("Xin chào từ Server!");

                // Đóng kết nối với client
                clientSocket.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Giải thích:

  • Server tạo ServerSocket lắng nghe trên cổng 12345.
  • Khi một client kết nối, phương thức accept() trả về một đối tượng Socket đại diện cho kết nối.
  • Server gửi thông điệp chào mừng tới client qua PrintWriter và sau đó đóng kết nối.

3.2. Ví Dụ Client: Sử dụng Socket​

Dưới đây là một ví dụ về client kết nối tới server và nhận thông điệp chào mừng:

import java.io.*;
import java.net.*;

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) {
        String hostname = "localhost"; // Hoặc địa chỉ IP của server
        int port = 12345;

        try (Socket socket = new Socket(hostname, port)) {
            // Tạo luồng đọc dữ liệu nhận từ server
            InputStream input = socket.getInputStream();
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));

            // Đọc dữ liệu từ server
            String message = reader.readLine();
            System.out.println("Thông điệp từ server: " + message);
        } catch (UnknownHostException ex) {
            System.out.println("Server không tồn tại: " + ex.getMessage());
        } catch (IOException ex) {
            System.out.println("Lỗi I/O: " + ex.getMessage());
        }
    }
}

Giải thích:

  • Client tạo đối tượng Socket để kết nối tới server ở localhost và cổng 12345.
  • Sử dụng BufferedReader để đọc thông điệp từ server.
  • Sau khi nhận thông điệp, client in ra màn hình và tự động đóng kết nối nhờ sử dụng try-with-resources.

4. Một Số Phương Thức Quan Trọng​

4.1. Trong Lớp ServerSocket​

  • accept(): Chờ và chấp nhận kết nối từ client. Phương thức này là blocking.
  • close(): Đóng ServerSocket, giải phóng cổng đang lắng nghe.

4.2. Trong Lớp Socket​

  • getInputStream() và getOutputStream(): Trả về các luồng dữ liệu để nhận và gửi dữ liệu.
  • connect(SocketAddress endpoint): (Nếu sử dụng socket chưa kết nối) để kết nối tới server.
  • close(): Đóng kết nối socket.

5. Ứng Dụng Thực Tế​

5.1. Chat Room​

Trong ứng dụng chat room, server sẽ lắng nghe nhiều kết nối từ các client và quản lý việc chuyển tiếp tin nhắn giữa các client. Mỗi khi có kết nối mới, server tạo ra một luồng riêng để xử lý giao tiếp của client đó.

5.2. Truyền File​

Ứng dụng truyền file giữa client và server cũng sử dụng socket để gửi các byte dữ liệu từ file qua mạng. Server nhận byte stream, lưu vào file, còn client có thể gửi file tới server.

5.3. Các Ứng Dụng Phân Tán​

Các ứng dụng phân tán, như các hệ thống máy chủ game hoặc giao dịch ngân hàng, thường sử dụng giao thức TCP để đảm bảo dữ liệu được truyền tải chính xác, ổn định giữa các thành phần trong hệ thống.

6. Tổng Kết​

  • Sockets là công cụ quan trọng cho giao tiếp mạng, cho phép các ứng dụng trao đổi dữ liệu qua kết nối TCP.
  • TCP Programming với Socket (cho client) và ServerSocket (cho server) cung cấp một mô hình đơn giản nhưng mạnh mẽ cho các ứng dụng client-server.
  • Ví dụ minh họa đã cho thấy cách xây dựng một server lắng nghe kết nối và gửi thông điệp chào mừng, cũng như cách client kết nối và nhận dữ liệu từ server.
  • Ứng dụng thực tế của Sockets bao gồm chat room, truyền file và các ứng dụng phân tán, trong đó tính ổn định và độ tin cậy của TCP là yếu tố then chốt.

Nhờ vào các lớp hỗ trợ trong Java, việc xây dựng các ứng dụng mạng sử dụng Sockets trở nên dễ dàng và trực quan, đồng thời mở ra nhiều khả năng phát triển cho các hệ thống giao tiếp phức tạp trong thực tế.