網(wǎng)絡(luò)編程套接字之三【TCP】

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了網(wǎng)絡(luò)編程套接字之三【TCP】。希望對(duì)大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，請(qǐng)大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問(wèn)。

1. ServerSocket API（給服務(wù)器端使用的類）

2. Socket API（既給服務(wù)器使用，也給客戶端使用）

3. 寫(xiě)TCP回顯—服務(wù)器

4. 使用線程池后的TCP服務(wù)器代碼(最終)

5. 寫(xiě)回顯-客戶端

6. TCP回顯—客戶端代碼

7. 運(yùn)行回顯服務(wù)器和客戶端

TCP流套接字編程

1. ServerSocket API（給服務(wù)器端使用的類）

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

?構(gòu)造方法

方法簽名	說(shuō)明
ServerSocket(int port)	創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)端流套接字Socket，并綁定到指定端口

方法

方法簽名	說(shuō)明
Socket accept()	開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)指定端口（創(chuàng)建時(shí)綁定的端口）,有客戶端連接后，返回一個(gè)服務(wù)端Socket對(duì)象，并基于改Socket建立與客戶端的連接，否則阻塞等待（接受客戶端的連接）
void close()	關(guān)閉此套接字

2. Socket API（既給服務(wù)器使用，也給客戶端使用）

Socket 是客戶端Socket，或服務(wù)端中接收到客戶端建立連接（accept方法）的請(qǐng)求后，返回的服務(wù)端Socket。

不管是客戶端還是服務(wù)端Socket，都是雙方建立連接以后，保存的對(duì)端信息，及用來(lái)與對(duì)方收發(fā)數(shù)據(jù)的

構(gòu)造方法

方法簽名	說(shuō)明
Socket(String host, int port)	創(chuàng)建一個(gè)客戶端流套接字Socket，并與對(duì)應(yīng)IP的主機(jī)上，對(duì)應(yīng)端口的進(jìn)程建立連接（嘗試和指定的服務(wù)器建立連接）

方法簽名

說(shuō)明

Socket(String host, int port)

創(chuàng)建一個(gè)客戶端流套接字Socket，并與對(duì)應(yīng)IP的主機(jī)上，對(duì)應(yīng)端口的

進(jìn)程建立連接（嘗試和指定的服務(wù)器建立連接）

方法

方法簽名	說(shuō)明
InetAddress getInetAddress()	返回套接字所連接的地址（返回套接字獲取到對(duì)方的IP地址和端口）
InputStream getInputStream()	返回此套接字的輸入流（通過(guò)Socket可以獲取到兩個(gè)流對(duì)象，分別用來(lái)讀和寫(xiě)）
OutputStream getOutputStream()	返回此套接字的輸出流

3. 寫(xiě)TCP回顯—服務(wù)器

1.先寫(xiě)一個(gè)ServerSocket對(duì)象

    private ServerSocket listenSocket = null;

2.下面寫(xiě)Tcp服務(wù)器構(gòu)造方法

    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
     listenSocket = new ServerSocket(port);
    }

3.寫(xiě)一個(gè)啟動(dòng)服務(wù)器的方法start（），在start中寫(xiě)上while循環(huán)來(lái)執(zhí)行

? ?a)調(diào)用accept來(lái)接收客戶端的連接

? ?b)再處理這個(gè)連接，這里寫(xiě)一個(gè)processConnection()方法來(lái)處理

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服務(wù)器啟動(dòng)！");
        while(true) {
            //1. 先調(diào)用 accept 來(lái)接受客戶端的連接
            Socket clientSocket = listenSocket.accept();
            //2. 再處理這個(gè)連接
            processConnection(clientSocket);
        }
   }

4.下面來(lái)寫(xiě)這個(gè)processConnection()方法，處理連接客戶端連接

? ?方法中寫(xiě)try（這里寫(xiě)上InputStream（讀）和OutPutStream（寫(xiě)）對(duì)象，寫(xiě)在try中幫助資源回收） {這里寫(xiě)上寫(xiě)具體處理邏輯步驟}

注意最后必須要寫(xiě)上finally來(lái)close關(guān)閉clientSocket

    private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
        System.out.printf("[%s:%d] 客戶端上線！\n",
                clientSocket.getInetAddress().toString(),
                clientSocket.getPort());
        //接下來(lái)處理客戶端請(qǐng)求
        try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {
            while(true) {
           
            }
        }finally {
            //這里要關(guān)閉socket，是因?yàn)?            //socket也是一個(gè)文件，一個(gè)進(jìn)程能夠同時(shí)打開(kāi)的文件個(gè)數(shù)有上限（PCB文件描述符表，不是無(wú)限的
            clientSocket.close();
        }
    }

? ?a）讀取請(qǐng)求并解析

                Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
                if(!scanner.hasNext()) {
                    //讀完了，連接可以斷開(kāi)了
                    System.out.printf("[%s:%d] 客戶端下線！\n",
                            clientSocket.getInetAddress().toString(),
                            clientSocket.getPort());
                    break;
                }
                String request = scanner.next();

? ?b）根據(jù)請(qǐng)求計(jì)算響應(yīng)（這里寫(xiě)一個(gè)process方法）

                String response = process(request);

    private String process(String request) {
        return request;
    }

?c）響應(yīng)寫(xiě)回到客戶端

                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(response);
                //刷新緩沖區(qū)確保數(shù)據(jù)確實(shí)通過(guò)網(wǎng)卡發(fā)送出去了
                printWriter.flush();

? ?d）將發(fā)送的信息顯示到服務(wù)器界面上

                System.out.printf("[%s:%d] req: %s; resp: %s\n",
                        clientSocket.getInetAddress().toString(),
                        clientSocket.getPort(),
                        request,response);

5.最后再寫(xiě)上mian方法來(lái)執(zhí)行服務(wù)器

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);
        tcpEchoServer.start();
    }

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
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 * User: 28463
 * Date: 2022—10—14
 * Time: 17:05
 */
public class TcpEchoServer {
    //代碼中會(huì)設(shè)計(jì)到多個(gè) socket 對(duì)象，使用不同的名字來(lái)區(qū)分
    private ServerSocket listenSocket = null;

    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
     listenSocket = new ServerSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服務(wù)器啟動(dòng)！");
        while(true) {
            //1. 先調(diào)用 accept 來(lái)接受客戶端的連接
            Socket clientSocket = listenSocket.accept();
            //2. 再處理這個(gè)連接
            processConnection(clientSocket);
        }
    }

    private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
        System.out.printf("[%s:%d] 客戶端上線！\n", 
                clientSocket.getInetAddress().toString(),
                clientSocket.getPort());
        
        //接下來(lái)處理客戶端請(qǐng)求
        try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {
            while(true) {
                //1.讀取請(qǐng)求并解析
                Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
                if(!scanner.hasNext()) {
                    //讀完了，連接可以斷開(kāi)了
                    System.out.printf("[%s:%d] 客戶端下線！\n", 
                            clientSocket.getInetAddress().toString(),
                            clientSocket.getPort());
                    break;
                }
                String request = scanner.next();
                //2.根據(jù)請(qǐng)求計(jì)算響應(yīng)
                String response = process(request);
                //3.響應(yīng)寫(xiě)回到客戶端
                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(response);
                //刷新緩沖區(qū)確保數(shù)據(jù)確實(shí)通過(guò)網(wǎng)卡發(fā)送出去了
                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();
        }
    }

    private String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);
        tcpEchoServer.start();
    }
}

?下面思考為啥代碼最后finally要執(zhí)行clientSocket的close，而前面的listenSocket以及UDP程序中的socekt為啥就沒(méi)close？

mfc創(chuàng)建tcp服務(wù)器線程,JavaEE,java

但是上面的代碼有個(gè)問(wèn)題，只能處理一個(gè)客戶端的請(qǐng)求，（本質(zhì)上第二個(gè)客戶端的消息是發(fā)出去了，但服務(wù)器此時(shí)還在執(zhí)行第一個(gè)客戶端的請(qǐng)求，只要從第一個(gè)客戶端這里出來(lái)，服務(wù)器就會(huì)立刻執(zhí)行第二個(gè)客戶端的消息）

我們希望的是既能夠快速重復(fù)的調(diào)用到accept（也就是連接多個(gè)客戶端），又能夠循環(huán)的處理客戶端的請(qǐng)求。所以就需要使用到多線程了

mfc創(chuàng)建tcp服務(wù)器線程,JavaEE,java

那么為什么前面UDP就不需要考慮這個(gè)問(wèn)題，而TCP需要考慮?

UDP是無(wú)連接，客戶端直接發(fā)消息就行（不必專注于處理某一個(gè)客戶端）

TCP建立連接之后，要處理客戶端的多次請(qǐng)求，才導(dǎo)致無(wú)法快速的調(diào)用到accept（長(zhǎng)連接）（主要原因）

如果TCP每個(gè)連接只處理一個(gè)客戶端的請(qǐng)求，也能夠保證快速調(diào)用到accept（短連接）

?下面使用多線程，給每個(gè)客戶端連上來(lái)的都分配一個(gè)新的線程負(fù)責(zé)處理請(qǐng)求

mfc創(chuàng)建tcp服務(wù)器線程,JavaEE,java

?但是直接這樣使用多線程，如果循環(huán)多次，對(duì)應(yīng)就會(huì)創(chuàng)建很多線程，等線程執(zhí)行完，又會(huì)消毀很多的線程，所以更好的方法就是使用線程池

mfc創(chuàng)建tcp服務(wù)器線程,JavaEE,java

4. 使用線程池后的TCP服務(wù)器代碼(最終)

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: 28463
 * Date: 2022—10—14
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 */
public class TcpEchoServer {
    //代碼中會(huì)設(shè)計(jì)到多個(gè) socket 對(duì)象，使用不同的名字來(lái)區(qū)分
    private ServerSocket listenSocket = null;

    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
     listenSocket = new ServerSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服務(wù)器啟動(dòng)！");
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        while(true) {
            //1. 先調(diào)用 accept 來(lái)接受客戶端的連接
            Socket clientSocket = listenSocket.accept();
            //2. 再處理這個(gè)連接,這里應(yīng)該要使用多線程，每個(gè)客戶端連上來(lái)都分配一個(gè)新的線程負(fù)責(zé)處理
            service.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        processConnection(clientSocket);
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }

    private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
        System.out.printf("[%s:%d] 客戶端上線！\n",
                clientSocket.getInetAddress().toString(),
                clientSocket.getPort());

        //接下來(lái)處理客戶端請(qǐng)求
        try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {
            while(true) {
                //1.讀取請(qǐng)求并解析
                Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
                if(!scanner.hasNext()) {
                    //讀完了，連接可以斷開(kāi)了
                    System.out.printf("[%s:%d] 客戶端下線！\n",
                            clientSocket.getInetAddress().toString(),
                            clientSocket.getPort());
                    break;
                }
                String request = scanner.next();
                //2.根據(jù)請(qǐng)求計(jì)算響應(yīng)
                String response = process(request);
                //3.響應(yīng)寫(xiě)回到客戶端
                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(response);
                //刷新緩沖區(qū)確保數(shù)據(jù)確實(shí)通過(guò)網(wǎng)卡發(fā)送出去了
                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 {
            //這里要關(guān)閉socket，是因?yàn)?            //socket也是一個(gè)文件，一個(gè)進(jìn)程能夠同時(shí)打開(kāi)的文件個(gè)數(shù)有上限（PCB文件描述符表，不是無(wú)限的
            clientSocket.close();
        }
    }

    private String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);
        tcpEchoServer.start();
    }
}

5. 寫(xiě)回顯-客戶端

?1. 先寫(xiě)一個(gè)Socket對(duì)象，客戶端用Socket來(lái)建立連接
private Socket socket = null;
2.下面寫(xiě)Tcp客戶端構(gòu)造（和Udp區(qū)別較大，有連接和無(wú)連接的區(qū)別）
    public TcpEchoClient(String serverIP, int serverPort) throws IOException {
        //和服務(wù)器建立連接，就需要知道服務(wù)器在哪
        socket = new Socket(serverIP,serverPort);
    }
3.寫(xiě)客戶端執(zhí)行方法start（），給start里面放try，try中執(zhí)行的就是while，來(lái)讓客戶端循環(huán)輸入，還要在try后面括號(hào)中寫(xiě)上InputStream（讀）和OutputStream（寫(xiě)）的對(duì)象（寫(xiě)在括號(hào)中中try會(huì)自動(dòng)幫助，關(guān)掉資源）
    public void start() throws IOException {
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        try(InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {
            while(true) {

            }
         }
    }
while中寫(xiě)? a）從控制臺(tái)讀取數(shù)據(jù)，構(gòu)造一個(gè)請(qǐng)求
                System.out.println("-> ");
                String request = scan.next();
? ? ? ? ? ? ? ? ?b）發(fā)送請(qǐng)求給服務(wù)器（PrintWriter）
                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);
                //這個(gè) flush 不要忘記，否則可能導(dǎo)致請(qǐng)求沒(méi)有真發(fā)出去
                printWriter.flush();
? ? ? ? ? ? ? ? ?c）從服務(wù)器讀取響應(yīng)
                Scanner respScanner = new Scanner(inputStream);
                String response = respScanner.next();
? ? ? ? ? ? ? ? ?d）把響應(yīng)顯示到界面上
                System.out.println(response);
4.最后再寫(xiě)上mian方法來(lái)執(zhí)行客戶端
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        tcpEchoClient.start();

?Udp和Tcp構(gòu)造的區(qū)別，有連接和無(wú)連接?

mfc創(chuàng)建tcp服務(wù)器線程,JavaEE,java

6. TCP回顯—客戶端代碼

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: 28463
 * Date: 2022—10—14
 * Time: 17:06
 */
public class TcpEchoClient {
    //客戶端需要使用這個(gè) Socket 對(duì)象來(lái)建立連接
    private Socket socket = null;

    public TcpEchoClient(String serverIP, int serverPort) throws IOException {
        //和服務(wù)器建立連接，就需要知道服務(wù)器在哪
        socket = new Socket(serverIP,serverPort);
    }

    public void start() throws IOException {
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        try(InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {
            while(true) {
                //1.從控制臺(tái)讀取數(shù)據(jù)，構(gòu)造成一個(gè)請(qǐng)求
                System.out.println("-> ");
                String request = scan.next();

                //2.發(fā)送請(qǐng)求給服務(wù)器
                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);
                //這個(gè) flush 不要忘記，否則可能導(dǎo)致請(qǐng)求沒(méi)有真發(fā)出去
                printWriter.flush();

                //3.從服務(wù)器讀取響應(yīng)
                Scanner respScanner = new Scanner(inputStream);
                String response = respScanner.next();

                //4.把響應(yīng)顯示到界面上
                System.out.println(response);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        tcpEchoClient.start();
    }
}