網(wǎng)絡(luò)編程3——TCP Socket實(shí)現(xiàn)的客戶端服務(wù)器通信完整代碼(詳細(xì)注釋幫你快速理解)

這篇具有很好參考價值的文章主要介紹了網(wǎng)絡(luò)編程3——TCP Socket實(shí)現(xiàn)的客戶端服務(wù)器通信完整代碼(詳細(xì)注釋幫你快速理解)。希望對大家有所幫助。如果存在錯誤或未考慮完全的地方，請大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報違法"按鈕提交疑問。

前言

本人是一個剛剛上路的IT新兵,菜鳥!分享一點(diǎn)自己的見解,如果有錯誤的地方歡迎各位大佬蒞臨指導(dǎo),如果這篇文章可以幫助到你,勞請大家點(diǎn)贊轉(zhuǎn)發(fā)支持一下!

今天分享的內(nèi)容是TCP流套接字實(shí)現(xiàn)的客戶端與服務(wù)器的通信，一定要理解 DatagramSocket,DatagramPacket 這兩個類的作用以及方法，十分有助于你理解服務(wù)器，客戶端代碼。

一、理論準(zhǔn)備

Socket套接字是什么

Socket套接字，是由系統(tǒng)提供用于網(wǎng)絡(luò)通信的技術(shù)，是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元。基于Socket套接字的網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)就是網(wǎng)絡(luò)編程。

程序猿?????編寫網(wǎng)絡(luò)程序，主要編寫的是 應(yīng)用層的程序代碼 ，但是真正想要發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，都是要 通過應(yīng)用層調(diào)用傳輸層 。

因此傳輸層就為應(yīng)用層(為我們編寫代碼)提供了一組api統(tǒng)稱為
Socket api。

簡單來說，這一組api是提供給咱們 編寫網(wǎng)絡(luò)程序使用的接口 ， 用來發(fā)送 / 接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使用的接口 。

Socket套接字主要針對傳輸層協(xié)議劃分為如下三類：
1?? 數(shù)據(jù)報套接字：使用傳輸層UDP協(xié)議 (本文重點(diǎn)講解)
2?? 流套接字：使用傳輸層TCP協(xié)議 (下篇文章重點(diǎn)講解)
3??原始套接字(不做介紹)

TCP協(xié)議的特點(diǎn)

特點(diǎn)	說明
有連接	刻意保存對端的相關(guān)信息
可靠傳輸	盡全力將數(shù)據(jù)傳輸過去不是百分百成功，自己會知道數(shù)據(jù)傳輸是否成功
面向字節(jié)流	以一個字節(jié)為基本單位(一個數(shù)據(jù)可以分成幾份多次發(fā)多次收)
有接收緩沖區(qū)，也有發(fā)送緩沖區(qū)	后續(xù)文章介紹
大小不受限	對于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小沒有要求
全雙工	一條通信路徑，雙向通信。(可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù))

二、TCP 流套接字提供的API

ServerSocket API

ServerSocket 是創(chuàng)建TCP服務(wù)端Socket的API 。

Server Socket對象可以理解為一個管家，每當(dāng)有客戶端想要連接服務(wù)器時，他就會為每個連接進(jìn)來的服務(wù)器提供一個專門伺候他的Socket對象(保姆)

ServerSocket構(gòu)造方法	方法說明
ServerSocket(int port)	創(chuàng)建一個服務(wù)端流套接字Socket，并綁定到指定端口

ServerSocket方法	方法說明
Socket accept()	開始監(jiān)聽指定端口（創(chuàng)建時綁定的端口），有客戶端連接后，返回一個服務(wù)端Socket對象，并基于該Socket建立與客戶端的連接，否則阻塞等待
void close()	關(guān)閉此套接字

Socket API

Socket是客戶端的Socket，或服務(wù)端中接收到客戶端建立連接的請求后，accept方法返回的服務(wù)端Socket。是創(chuàng)建TCP服務(wù)端Socket的API。

Socket對象就是ServerSocket API這個管家分配給每個服務(wù)器的保姆

Socket 構(gòu)造方法	方法說明
Socket(String host, int port)	創(chuàng)建一個客戶端流套接字Socket，并與對應(yīng)IP的主機(jī)上，對應(yīng)端口的進(jìn)程建立連接

Socket 方法	方法說明
InetAddress getInetAddress()	返回套接字所連接的地址
InputStream getInputStream()	返回此套接字的輸入流，可以直接使用這個輸入流讀取對端發(fā)送的數(shù)據(jù)
OutputStream getOutputStream()	返回此套接字的輸出流，可以直接使用這個輸出流向?qū)Χ税l(fā)送數(shù)據(jù)

三、代碼實(shí)現(xiàn)請求響應(yīng)式客戶端服務(wù)器

服務(wù)器

TCP 流套接字是字節(jié)流讀取，因此要給每個數(shù)據(jù)規(guī)定一個結(jié)束標(biāo)志，即我們要自定義一個協(xié)議，下面就以換行為結(jié)束標(biāo)志當(dāng)作協(xié)議

服務(wù)器大致就分為三個功能。
1?? 讀取解析客戶端發(fā)來的請求
2?? 根據(jù)請求計(jì)算影響
3?? 把響應(yīng)結(jié)果寫回客戶端

下面代碼中一步一步實(shí)現(xiàn)了這三個功能，并配有詳細(xì)的注釋幫你快速理解

核心思路：
1??服務(wù)器的核心成員屬性 ServerSocket serverSocket (管家且只有一個)
2??構(gòu)造方法要給serverSocket指定端口號便于客戶端連接，
每有一個客戶端連接服務(wù)器，serverSocket就會通過accept方法專門指定一個Socket clientSocket(保姆)，并生成一個獨(dú)立線程來服務(wù)這個客戶端。
3??processConnection 方法(服務(wù)器處理客戶端的主邏輯的方法)，里面負(fù)責(zé)讀取客戶端的請求，然后調(diào)用process方法(根據(jù)請求計(jì)算響應(yīng)的主邏輯)，計(jì)算出響應(yīng)后再返回給客戶端。

processConnection 方法通過clientSocket的getInputStream()，getOutputStream()這兩個方法得到能與對端直接通信的輸入輸出流，實(shí)現(xiàn)發(fā)送與讀取功能。

// 服務(wù)器
public class TcpEchoServer {
    // serverSocket 就是管家
    // clientSocket 就是伺候每個客戶端的保姆
    // serverSocket 只有一個. clientSocket 會給每個客戶端都分配一個~
    private ServerSocket serverSocket = null;

    // 指定一個端口號綁定，便于客戶端連接
    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        this.serverSocket = new ServerSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服務(wù)器啟動");
        while (true) {
            // 如果沒有客戶端連接，accept方法會阻塞等待
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();

            // 如果直接調(diào)用 processConnection(clientSocket)方法
            // 那么此時就會進(jìn)入該方法，無法及時處理其他連接進(jìn)來的客戶端的請求
            // 解決方案：創(chuàng)建新的線程, 用新線程來調(diào)用 processConnection
            // 每次來一個新的客戶端都搞一個新的線程即可!!

            // 方法1. 每次都手動創(chuàng)建新線程
            /*
            Thread t = new Thread(() -> {
                try {
                    processConnection(clientSocket);
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
            t.start();*/

            // 方法2. 創(chuàng)建線程池來解決
            ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
            executorService.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        processConnection(clientSocket);
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }

    // 服務(wù)器處理客戶端請求的主邏輯
    private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
        // 因?yàn)閷Χ耸峭ㄟ^字節(jié)流來發(fā)送的數(shù)據(jù)，因此如果對方發(fā)送多條數(shù)據(jù)，就無法區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)
        // 所以要雙方約定好，數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)記，遇到結(jié)束標(biāo)記就代表收到了一個完整的數(shù)據(jù)
        // 此次客戶端服務(wù)器使用的結(jié)束標(biāo)記為換行 \n
        System.out.printf("[%s,%d 客戶端上線!\n]",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());
        // try () 這種寫法, ( ) 中允許寫多個流對象，
        // 并且會在try結(jié)束后，自動調(diào)用對應(yīng)流的close方法
        // 使用 ; 來分割
        try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
             OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()){
            Scanner scanner = new Scanner(inputStream);// 讀
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);// 寫
            // 沒有這個 scanner 和 printWriter, 完全可以!! 但是代價就是得一個字節(jié)一個字節(jié)扣, 找到哪個是請求的結(jié)束標(biāo)記 \n
            // 不是不能做, 而是代碼比較麻煩.
            // 為了簡單, 把字節(jié)流包裝成了更方便的字符流~~

            while (true) {
                // 如果對端關(guān)閉連接，hasNext就會返回false
                // 如果對端有數(shù)據(jù)，hasNext就會返回true
                if (!scanner.hasNext()) {
                    // 讀取的流到了結(jié)尾了 (對端關(guān)閉了)
                    System.out.printf("[%s:%d] 客戶端下線!\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),
                            clientSocket.getPort());
                    break;
                }

                // 1. 讀取請求
                // 直接使用 scanner 讀取一段字符串.
                // next遇到換行自動停止讀取
                String request = scanner.next();
                // 2. 根據(jù)請求計(jì)算響應(yīng)
                String response = process(request);
                // 3. 把響應(yīng)寫回給客戶端. 不要忘了, 響應(yīng)里也是要帶上換行 \n
                printWriter.println(response);// 該方法會在放送的同時添加換行添加了換行 \n
                //手動刷新緩沖區(qū)
                printWriter.flush();
                System.out.printf("[%s:%d] req: %s; resp: %s\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),
                        clientSocket.getPort(), request, response);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            clientSocket.close();
        }
    }

    // 根據(jù)請求計(jì)算響應(yīng)的邏輯
    private String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 實(shí)例化服務(wù)器對象
        TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);
        // 啟動主邏輯
        tcpEchoServer.start();
    }
}

客戶端

客戶端大致就分為三個功能。
1?? 讀取用戶輸入的請求
2?? 將請求發(fā)送至服務(wù)器
3?? 讀取服務(wù)器的響應(yīng)
4?? 將響應(yīng)轉(zhuǎn)換為字符串并打印

下面代碼中一步一步實(shí)現(xiàn)了這四個功能，并配有詳細(xì)的注釋幫你快速理解

核心思路：
1??服務(wù)器的核心成員屬性 Socket socket (保姆)
2??構(gòu)造方法要給socket指定IP地址與端口號與服務(wù)器進(jìn)行連接。
3??start方法(客戶端主邏輯),用來向服務(wù)器發(fā)送請求與讀取服務(wù)器的響應(yīng)

start方法通過socket的getInputStream()，getOutputStream()這兩個方法得到能與對端直接通信的輸入輸出流，實(shí)現(xiàn)發(fā)送與讀取功能。

// 客戶端
public class TcpEchoClient {
    private Socket socket = null;

    public TcpEchoClient(String serverIp,int port) throws IOException {
        // 這個操作相當(dāng)于讓客戶端和服務(wù)器建立 tcp 連接.
        // 這里的連接連上了, 服務(wù)器的 accept 就會返回.
        this.socket = new Socket(serverIp,port);
    }

    public void start() {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
         try (InputStream inputStream = socket.getInputStream();
              OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
              Scanner scannerFromSocket = new Scanner(inputStream);
              PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream)){

             while (true) {
                 // 1. 從鍵盤上讀取用戶輸入的內(nèi)容.
                 System.out.print("-> ");
                 String request = scanner.next();
                 // 2. 把讀取的內(nèi)容構(gòu)造成請求, 發(fā)送給服務(wù)器.
                 //    注意, 這里的發(fā)送, 是帶有換行的!!
                 printWriter.println(request);
                 printWriter.flush();// 手動刷新緩沖區(qū)
                 // 3. 從服務(wù)器讀取響應(yīng)內(nèi)容
                 String response = scannerFromSocket.next();
                 // 4. 把響應(yīng)結(jié)果顯示到控制臺上.
                 System.out.printf("req: %s; resp: %s\n", request, response);
             }
         } catch (IOException e) {
             e.printStackTrace();
         }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 實(shí)例化客戶端對象
        TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9090);
        // 啟動客戶端主邏輯
        tcpEchoClient.start();
    }
}

通信結(jié)果：

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如何同時多次運(yùn)行同一個代碼網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器代碼,JavaEE,網(wǎng)絡(luò),tcp/ip,服務(wù)器,java,java-ee,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

選中第一個即可。

疑惑解答

為什么服務(wù)器進(jìn)程需要手動指定端口號而客戶端進(jìn)程不需要

服務(wù)器的功能是用來處理其他客戶端發(fā)來的請求，因此需要為客戶端提供自己的端口號，方便客戶端進(jìn)行訪問。

雖然服務(wù)器要給客戶端一個響應(yīng)，但是客戶端的IP地址與端口號都可以在客戶端發(fā)來請求的數(shù)據(jù)報中獲得，因此客戶端不需要手動指定端口號

為什么客戶端中的服務(wù)器IP與端口號是"127.0.0.1" 與 9090

127.0.0.1 是主機(jī)環(huán)回地址。主機(jī)環(huán)回是指地址為 127.0.0.1 的任何數(shù)據(jù)包都不應(yīng)該離開計(jì)算機(jī)（主機(jī)），發(fā)送它——而不是被發(fā)送到本地網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)，它只是被自己“環(huán)回”，并且發(fā)送數(shù)據(jù)包的計(jì)算機(jī)成為接收者。

端口號是9090是因?yàn)槭请S意指定的，當(dāng)然也有一些特殊端口號被指定分配給了一些牛逼的程序。

為什么服務(wù)器Socket對象要關(guān)閉，ServerSocket對象卻不用，客戶端的Socket對象也不用關(guān)閉

Socket對象與ServerSocket對象都會產(chǎn)生文件描述符，如果如果文件描述符表滿了會產(chǎn)生文件資源泄露的嚴(yán)重bug，那么為什么有的調(diào)用，有的沒有調(diào)用close方法？？？

服務(wù)器的Socket對象為什么要關(guān)閉？
因?yàn)槊坑幸粋€客戶端連接服務(wù)器，服務(wù)器當(dāng)中的就會產(chǎn)生一個Socket對象(保姆)，如果有n個客戶端連接服務(wù)器，那么服務(wù)器就很有可能會產(chǎn)生文件資源泄露，因此服務(wù)器的Socket對象在完成業(yè)務(wù)后，要調(diào)用close方法

服務(wù)器的ServerSocket對象為什么不用關(guān)閉？
服務(wù)器就只有唯一一個ServerSocket對象(管家)，他會伴隨服務(wù)器整個生命周期，調(diào)用close的時候，也就是服務(wù)器這個進(jìn)程結(jié)束的時候，因此沒必要調(diào)用，進(jìn)程結(jié)束時會自動將文件關(guān)閉。

每個客戶端都只有唯一一個Socket對象，他也會伴隨整個客戶端的生命周期，調(diào)用close的時候，也就是客戶端這個進(jìn)程結(jié)束的時候，因此沒必要調(diào)用。

緩沖區(qū)是什么？為什么要手動刷新緩沖區(qū)？？？

讀寫硬盤，讀寫網(wǎng)卡都視為IO操作

網(wǎng)卡的IO操作很慢，為了提高效率就引入了緩沖區(qū)。

假如要往網(wǎng)卡中寫入10次，那么就先把這些數(shù)據(jù)都寫進(jìn)緩沖區(qū)，等緩沖區(qū)滿了，就集中寫入網(wǎng)卡1次，這樣就盡量減少了IO的操作次數(shù)，就提高了效率。

因此只有緩沖區(qū)滿了，才會真正寫入網(wǎng)卡。
因此代碼中要手動刷新緩沖區(qū)，才能保證無論數(shù)據(jù)大小都可以及時發(fā)送。

總結(jié)

以上就是今天要分享的內(nèi)容，本文介紹了Socket套接字，以及使用TCP協(xié)議的特點(diǎn)以及TCP流套接字實(shí)現(xiàn)的客戶端與服務(wù)器的通信。網(wǎng)絡(luò)編程讓我愈發(fā)感覺到了編程的魅力，也讓我領(lǐng)略到了科技的神奇。各位加油！

路漫漫不止修身，也養(yǎng)性。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-660981.html

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