在Java中,如何从已打开的C套接字的文件描述符中获取Socket或DatagramSocket？

Question

我有一个Linux程序分为两部分.

一部分执行NAT遍历以获得UDP套接字(UDP打孔)或TCP套接字(TCP打孔).第一部分用C语言编写,以允许本地功能,这些功能可以促进或增强NAT遍历过程.第二部分实际上使用通过第一部分中执行的NAT遍历获得的连接套接字.

现在这是问题所在.我希望第一部分,即获得套接字的部分,独立于第二部分,即使用套接字的部分用于特定应用目的.例如,我希望第一部分可以重用于各种不同的应用程序,这些应用程序都需要在对等体之间建立的UDP和TCP连接.

现在,我希望第二部分(应用程序部分)用Java而不是C或C++编写.我希望第二部分使用由负责NAT遍历的C代码获得的套接字连接.假设第一部分建立了一个连接,然后返回一个结构:

// Represents a TCP or UDP connection that was obtained in part one.
struct ConnectionObtained {
    int socket_file_descriptor;
    int source_port;
    int destination_port;
    int source_address; // 4 byte ipv4 address
    int destination_address;
    int is_UDP; // 1 for UDP client socket, 0 for TCP client socket 
};

第一部分中的C代码可以通过JNI(Java Native Interface)或通过进程间通信将此POD /结构提供给第二部分中的Java代码.

我希望Java代码使用该信息来构造一个声明类型为java.net.DatagramSocket或java.net.Socket的对象,然后在需要DatagramSocket或Socket的任何地方使用该对象.

作为起点,请考虑以下示例代码......

/** 
 * Determines the Unix file descriptor number of the given  {@link ServerSocket}.
 */
private int getUnixFileDescriptor(ServerSocket ss) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
  Field $impl=ss.getClass().getDeclaredField("impl");
  $impl.setAccessible(true);
  SocketImpl socketImpl=(SocketImpl)$impl.get(ss);
  Method $getFileDescriptor=SocketImpl.class.getDeclaredMethod("getFileDescriptor");
  $getFileDescriptor.setAccessible(true);
  FileDescriptor fd=(FileDescriptor)$getFileDescriptor.invoke(socketImpl);
  Field $fd=fd.getClass().getDeclaredField("fd");
  $fd.setAccessible(true);
  return (Integer)$fd.get(fd);
}

代码使得看起来可以"在给定的文件描述符上重新创建绑定的{@link ServerSocket}".这是否意味着可以"在给定的文件描述符上重新创建绑定的{@link java.net.Socket}"？绑定{@link java.net.DatagramSocket}怎么样？

/** 
 * Recreates a bound  {@link ServerSocket} on the given file descriptor.
 */
private ServerSocket recreateServerSocket(int fdn) throws Exception {
  FileDescriptor fd=new FileDescriptor();
  Field $fd=FileDescriptor.class.getDeclaredField("fd");
  $fd.setAccessible(true);
  $fd.set(fd,fdn);
  Class $PlainSocketImpl=Class.forName("java.net.PlainSocketImpl");
  Constructor $init=$PlainSocketImpl.getDeclaredConstructor(FileDescriptor.class);
  $init.setAccessible(true);
  SocketImpl socketImpl=(SocketImpl)$init.newInstance(fd);
  ServerSocket ss=new ServerSocket();
  ss.bind(new InetSocketAddress(0));
  Field $impl=ServerSocket.class.getDeclaredField("impl");
  $impl.setAccessible(true);
  $impl.set(ss,socketImpl);
  return ss;
}

Answer 1

您可以在进程之间传输文件描述符（至少在 POSIX 系统上），我可以将文件描述符共享给 Linux 上的另一个进程还是它们是该进程的本地进程？

另外，正如评论中提到的（感谢 @Andrew Henle），您可以通过反射破解 Java 并为现有文件描述符创建 IO 流：我可以从文件描述符编号获取 Java 套接字吗？也可以扩展 Socket 类并重写 getInputStream/getOutputStream 方法。

但实际上我建议你使用第一部分作为代理。Java 部分只是在本地主机上打开服务器套接字，然后 C++ 部分在本地主机和 WAN 地址之间重新传输流量。