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安卓与socket通信协议

安卓支持TCP/UDP Socket通信，TCP保传输可靠，UDP速快适实时，通过API/库

Socket通信协议基础

Socket（套接字）是网络通信的端点，用于实现不同设备之间的数据传输，在TCP/IP协议族中，Socket基于传输层协议（如TCP或UDP）工作,为应用层提供接口。

核心概念

类别 描述
TCP 面向连接、可靠传输、流式协议，需三次握手建立连接
UDP 无连接、不可靠传输、数据报协议，适合实时性要求高的场景
端口号 0-65535，1023为系统保留端口

工作流程（以TCP为例）

  1. 服务器监听指定端口
  2. 客户端发起连接请求
  3. 三次握手建立连接
  4. 双向数据传输
  5. 四次挥手释放连接

Android中的Socket开发

Android支持Java标准库中的java.net.Socket和java.net.ServerSocket，同时推荐使用更高层的API如OkHttp。

客户端实现示例（Java）

public class SocketClient {
    public static void main(String[] args) {
        try (Socket socket = new Socket("server_ip", 8888)) {
            // 发送数据
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
            out.println("Hello Server");
            out.flush();
            // 接收数据
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String response = in.readLine();
            System.out.println("Server Response: " + response);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服务端实现示例（Java）

public class SocketServer {
    public static void main(String[] args) {
        try (ServerSocket server = new ServerSocket(8888)) {
            while (true) {
                Socket client = server.accept(); // 阻塞等待连接
                new Thread(() -> {
                    try (BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
                         PrintWriter out = new PrintWriter(client.getOutputStream())) {
                        String msg = in.readLine();
                        System.out.println("Received: " + msg);
                        out.println("Hi Client");
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }).start();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Android特有问题处理

问题类型 解决方案
主线程网络阻塞 使用AsyncTask、Thread或ExecutorService进行异步处理
权限配置 在AndroidManifest.xml添加<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>
SSL证书验证 使用SSLSocketFactory或第三方库（如OkHttp）处理证书校验
NAT穿透 采用UDP打洞技术或使用中继服务器

数据序列化方案对比

方案 优点 缺点 适用场景
JSON 轻量级、跨语言、易调试 解析性能较低、冗余字段多 普通API通信
Protobuf 高性能、体积小、强类型检查 需要代码生成工具 高频数据传输
XML 自描述性强、可读性好 体积大、解析复杂 配置文件传输
二进制自定义 最紧凑、最高性能 需要定义协议文档 游戏/实时音视频传输

常见问题与解决方案

现象 原因分析 解决方案
连接超时 网络不稳定/服务器未启动/防火墙拦截 增加超时时间，检查网络，配置防火墙规则
数据粘包 TCP流式传输特性 添加消息边界（如固定长度头、特殊分隔符）
内存泄漏 未正确关闭Socket/输入输出流 使用try-with-resources语句或finally块显式关闭资源
SSL证书错误 证书不受信任/域名不匹配 将证书添加到信任列表，或使用自签名证书时配置SSLContext

相关问题与解答

Q1：如何在Android中使用SSL加密Socket通信？

A：

  1. 将服务器SSL证书导入到Android项目res/raw目录

  2. 创建SSLContext并初始化：

    CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
InputStream cert = context.getResources().openRawResource(R.raw.server_cert);
KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
ks.load(null, null);
ks.setCertificateEntry("server", cf.generateCertificate(cert));
TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance(TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
tmf.init(ks);
SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
sslContext.init(null, tmf.getTrustManagers(), new SecureRandom());

  3. 创建SSLSocket：

    SSLSocketFactory factory = sslContext.getSocketFactory();
SSLSocket socket = (SSLSocket) factory.createSocket("server_ip", 8888);

Q2：如何检测Socket连接是否有效？

A：

  1. 心跳机制：定期发送心跳包（如每30秒发送空数据），服务器响应确认
  2. SO_TIMEOUT检测：设置Socket选项SO_TIMEOUT，读取超时则认为连接断开
  3. TCP KeepAlive：启用TCP的KeepAlive功能（默认2小时检测一次） 
    socket.setKeepAlive(true); // Java 7+支持
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