在Android聊天程序的实现中，通常是通过http请求拉取最新聊天信息，由于http请求是无状态(Stateless)的，无法随时获知新消息的到达，通常采用推送的方式告知客户端有新的消息。除了这种http+推送的方式外，也可以通过Socket编程实现聊天程序。本文将对网络层次进行简单的讲解，并结合一个简单的demo讲解Socket编程的实现。
计算机网络基础知识
计算机网络用于连接不同的计算机，并实现计算机间的数据传输。整个数据传输是个很复杂的过程，需要很多步骤进行，这些步骤被划分成了不同的层级，所以计算机网络有标准的层级结构，从底层到高层依次是物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层，如下图：
分层的优点在于各层级之间是独立的，灵活性好，在结构上可分隔开，易于实现和维护，同时能促进每层的标准化工作。每个层次都有运行在该层的一系列网络协议，如网络层的IP协议，传输层的TCP/UDP协议，应用层的Http/SMTP/DNS协议，如下图：
其中Http协议运行在应用层，典型的应用是网络浏览器。Http协议是无状态的，同一个客户多次访问同一个服务器上的页面时，服务器的响应时间跟第一次访问时是相同的，因为服务器并不记得曾经访问过的这个客户，也不记得上次访问的内容。Http协议的无状态特性简化了服务器的设计，使得服务器更容易支持大量并发的Http请求。
因为Http协议完成一次数据交互后就断开连接，所以服务器无法通过Http请求主动告知客户端某条新消息的到达。而Tcp/Udp协议可以做到了这一点。Tcp/Udp协议是传输层协议，可以进行全双工通信。这样就使得服务器端可以在有新消息到达的时候主动通知客户端，让客户端拉取最新消息。
Tcp和Udp两个协议的区别在于，Tcp是面向连接的，在传输数据区必须先建立连接，数据传输结束后要释放连接。能保证数据的可靠传输，建立连接的过程较复杂，占用较多的处理机资源。而Udp是无连接的，不需要建立连接，不提供可靠交付，但是处理机开销小，效率高。基于这些特点，Udp协议通常用于对传输数据容错性高、时效性强的场景，如语音电话数据的传输；而Tcp协议通常用于对传输数据完整性和顺序要求高的场景，如文件传输。
在我们的聊天程序中，我们将利用Tcp协议进行聊天内容的传输。
使用Tcp协议的Socket编程
使用Tcp协议的Socket编程主要用到两个类，Socket和ServerSocket。ServerSocket本身也是一个Socket，只是它同时包含了一些额外的服务器终端的功能，比如监听端口，等待客户端Socket前来建立连接等。通过accept方法一旦和客户端建立起连接，就会返回一个普通的Socket和客户端Socket进行对等的通信。
本文的Demo实现的功能很简单，用户输入消息，发送给服务器，服务器原封不动返回给客户端。原理是：启动一个服务器线程和两个客户端线程。服务器线程监听2000端口，等待客户端进程的连接。客户端线程包括一个发送线程和一个接收线程，发送线程连接服务器的2000端口，将用户输入的消息发送给服务器线程，接收线程监听2001端口，等待服务器返回的数据。服务器通过2000端口收到客户端发来的数据后，将数据原封不动发送到客户端的2001端口，完成通信。
由于通过Socket进行收发消息是阻塞式的，也就是说在等待接收消息的时候不能同时发送消息，所以客户端启用了两个线程分别进行收消息和发消息的操作。代码结构如下图：
服务器收发线程关键代码：
@Override
public void run() {
try {
// 服务器线程通过2000端口监听客户端发来的消息
serverSocket = new ServerSocket(2000);
serverReceiveSocket = serverSocket.accept();
// 和客户端2001端口进行通信,向客户端发送消息
serverSendSocket = new Socket("127.0.0.1", 2001);
dataInputStream = new DataInputStream(serverReceiveSocket.getInputStream());
printStream = new PrintStream(serverSendSocket.getOutputStream());
bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(dataInputStream, "UTF-8"));
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
try {
String line = bufferedReader.readLine();
printStream.println(line);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return;
}
cleanUpJob();
}
客户端发送线程关键代码：
@Override
public void run() {
try {
// 客户端连接服务器端2000端口,通过该端口向服务器发消息
clientSocket = new Socket("127.0.0.1", 2000);
outputStream=new PrintStream(clientSocket.getOutputStream());
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
if (toSendList != null && toSendList.size() > 0) {
outputStream.println(toSendList.get(0));
toSendList.clear();
}
}
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
cleanUpJob();
}
客户端收消息关键代码：
@Override
public void run() {
try {
// 客户端监听2001端口,等待服务器的连接,接收服务器发来的消息
server = new ServerSocket(2001);
socket = server.accept();
inputStream = new DataInputStream(socket.getInputStream());
bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream, "UTF-8"));
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
String line = bufferedReader.readLine();
if (!TextUtils.isEmpty(line)) {
strList.add(line);
handler.sendEmptyMessage(-1);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return;
}
cleanUpJob();
}
参考：
http://stackoverflow.com/questions/2004531/what-is-the-difference-between-socket-and-serversocket
http://stackoverflow.com/questions/5764065/the-difference-between-inputstream-and-inputstreamreader-when-reading-multi-byte
