【JavaEE初阶系列】——网络编程 TCP客户端/服务器程序实现

06-28 1402阅读

🚩TCP流套接字编程

🍭ServerSocket API

🍭Socket API

🍭TCP服务器

🍭TCP客户端

🚩TCP流套接字编程

俩个关键的类

ServerSocket (给服务器使用的类，使用这个类来绑定端口号）

Socket（既会给服务器用，又会给客户端用）

这俩个类都是用来表示socket文件的。（抽象了网卡这样的硬件设备）

🍭ServerSocket API

ServerSocket 是创建 TCP 服务端 Socket 的 API 。 ServerSocket 构造方法:

方法签名	方法说明
ServerSocket(int port)	创建一个服务端流套接字Socket，并绑定到指定端口

ServerSocket 方法:

方法签名	方法说明
Socket accept()	开始监听指定端口(创建时绑定的端口),有客户端连接后，返回一个服务端Socket对象，并基于该Socket建立与客户端的连接，否则阻塞等待
void close()	关闭此套接字

🍭Socket API

Socket 是客户端 Socket ，或服务端中接收到客户端建立连接（ accept 方法）的请求后，返回的服务端Socket。不管是客户端还是服务端 Socket ，都是双方建立连接以后，保存的对端信息，及用来与对方收发数据的。 Socket 构造方法：

方法签名	方法说明
Socket(String host,int port)	创建一个客户端流套接字Socket,并与对应IP的主机上，对应端口的进程连接。

Socket方法：

方法签名	方法说明
InetAddress.getInetAddress()	返回套接字所连接的地址
InputStream getInputStream()	返回此套接字的输入流
OutputStream getOutputStream()	返回此套接字的输出流

TCP是有连接的，连接就意味着通信双方会记录保存对端的信息，UDP来说，每次发送数据都得手动send方法中指定目标地址（UDP自身没有存储这个消息）TCP来说，则不需要，前提是需要先把连接给建立上。那么，如果建立连接呢？不需要代码干预，是系统内核自动负责完成的，对应app来说，客户端这边，主要是要发起”建立连接"动作，服务器这边，主要要把建立好的连接从内核中拿到app里。

我们看到大型商场里，都有很有海底捞，每天海底捞的人是非常多的，你要想去吃海底捞，就要排号。我们给海底捞店当作应用程序。而内核就是一个队列等待着去吃海底捞，每当有客人吃完，走了，空出了一桌，服务员就会叫号。

如果有客户端和服务器建立连接，这个时候服务器的应用程序是不需要任何操作（也没有任何感知的），内核直接完成了连接建立的流程（三次握手），完成流程之后，就会在内核的队列中（这个队列是每个serverSocket都有一个这样的队列）排队。

应用程序要想和客户端进行通信，就需要通过一个accept方法把内核队列里已经建立好的连接对象，拿到app中。

TCP中用ServerSocket (给服务器使用的类，使用这个类来绑定端口号），服务器启动之后用到accept方法，把内核中建立好的连接到应用程序中去（建立连接的过程是内核自动完成的，应用程序是捡漏的），如果没有与客户端连接，那么就阻塞等待。

  private ServerSocket serverSocket=null;
    public TCPEchoServer(int port) throws IOException {
        serverSocket =new ServerSocket(port);
    }
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器正式启动");
        while (true){
            //通过accpet方法，把内核中已经建立好的连接拿到app中
            //建立连接的细节流程都是内核自动完成的，app只需要“捡现成”的
            Socket clientSocket=serverSocket.accept();
        }
    }

在销售A卖楼盘的时候，销售在路上看到一个人想找一个人问问需不需要买房，然后那个男生就带去楼盘区，然后销售找了一个专业的置业顾问B，来介绍楼盘。而这个销售就去路上继续找人。

A：在外面招揽客人

B：给客人提供详细的服务

然后我们调用方法来处理当前的连接。首先我们先打印一个日志，表示已经与客户端建立连接了。

getPort() 和 getInetAddress() 得到对端的IP和端口（客户端）

getLocalAddress() 和getLocalPort() 得到本地的IP和端口（服务器）

 //打印这个日志，来表示客户端连上了
        System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线!\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());

首先我们接收请求，用Scanner包装输入流，并读取请求。
然后我们根据请求，计算响应

最后把响应写回客户端，用PrintWriter类进行包装输出流，并flush().

 Scanner scanner=new Scanner(inputStream);
 //1.读取请求并解析，此处就以next来作为读取请求的方式，.next的规则是，读到“空白符”就返回
   String request=scanner.next();
 //2.根据请求，计算响应
   String response=process(request);
//3.把响应写回客户端
 //可以把String转成字节数组，写入到OutputStream，
//也可以使用PrintWriter把OutputStream包裹一下，来写入字符串
   PrintWriter printWriter=new PrintWriter(outputStream);
//此处的println不是打印到控制台了，而是写入到outputStream对应的流对象，也就是写入到clientSocket
//自然这个数据也就通过网络发送出去了，
 //此处使用println带有\n 也是为了后续 客户端这边 可以使用 scanner.next来读取数据
     printWriter.write(response);

空白符是一类特殊的字符，换行，回车符，空格，制表符，翻页符，垂直制表符

后续客户端发起的请求，会以空白符作为结束标记（此处就约定使用\n)

🍭TCP服务器

package TCP;
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;
public class TCPEchoServer {
    private ServerSocket serverSocket=null;
    public TCPEchoServer(int port) throws IOException {
        serverSocket =new ServerSocket(port);
    }
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器正式启动");
        while (true){
            //通过accpet方法，把内核中已经建立好的连接拿到app中
            //建立连接的细节流程都是内核自动完成的，app只需要“捡现成”的
            Socket clientSocket=serverSocket.accept();
           Thread t=new Thread(()->{
                processConnection(clientSocket);
            });
           t.start();
        }
    }
    //通过这个方法，来处理当前的连接
    public void processConnection(Socket clientSocket) {
        //打印这个日志，来表示客户端连上了
        System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线!\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());
        try(InputStream inputStream=clientSocket.getInputStream();
            OutputStream outputStream=clientSocket.getOutputStream()) {
            //使用try()方式，避免后续用完了流对象，忘记关闭
            //由于客户端发来的数据，可能是"多条数据“，针对多条数据，就循环处理
            while (true){
                Scanner scanner=new Scanner(inputStream);
                if(!scanner.hasNext()){
                    //连接断开了，此时循环就应该结束
                    System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线！\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());
                    break;
                }
                //1.读取请求并解析，此处就以next来作为读取请求的方式，.next的规则是，读到“空白符”就返回
                String request=scanner.next();
                //2.根据请求，计算响应
                String response=process(request);
                //3.把响应写回客户端
                //可以把String转成字节数组，写入到OutputStream，
                //也可以使用PrintWriter把OutputStream包裹一下，来写入字符串
                PrintWriter printWriter=new PrintWriter(outputStream);
                //此处的println不是打印到控制台了，而是写入到outputStream对应的流对象，也就是写入到clientSocket
                //自然这个数据也就通过网络发送出去了，
                //此处使用println带有\n 也是为了后续 客户端这边 可以使用 scanner.next来读取数据
                printWriter.println(response);
                //此处还要记得有个操作，刷新缓冲区，如果没有刷新操作，可能数据仍然是在内存中，没有被写入网卡
                printWriter.flush();
                //打印了这次请求交互过程的内容
                System.out.printf("[%s:%d] req=%s resp=%s\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort(),request,response);
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }finally {
            //进行clientSocket的关闭
            try {
                clientSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
    public String process(String request){
        return request;
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TCPEchoServer tcpEchoServer=new TCPEchoServer(9090);
        tcpEchoServer.start();
    }
}

如果我们出现了多个客户端连接同一个服务器该怎么办呢？这就考虑到多线程的知识了，如果有客户端就开启线程。

🍭TCP客户端

  private Socket socket=null;
    public TCPClient(String serverIP, int serverPort) throws IOException {
        //需要在创建Socket的同时，和服务器”建立连接“ 此时就得告诉Socket服务器在哪里
        //具体建立连接的细节，不需要咱们代码手动干预，是内核自动负责的
        //当我们new这个对象的时候，操作系统内核，就开始使用 三次握手 具体细节 完成建立连接的过程
        socket =new Socket(serverIP,serverPort);
    }

TCP是连接的，我们需要对端的IP和端口号。所以我们要构造服务器的IP和端口号。

客户端是发出请求，并接收服务器返回的响应。

我们先输入，并判断是否有输入，如果有输入就返回字符串。
发出请求，就是用PrintWriter类来封装输出流，并flush()。
然后接收服务器返回的响应，用Scanner来封装输入流。然后调用next()方法返回String字符串

然后打印处理。

package TCP;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
public class TCPClient {
    private Socket socket=null;
    public TCPClient(String serverIP, int serverPort) throws IOException {
        //需要在创建Socket的同时，和服务器”建立连接“ 此时就得告诉Socket服务器在哪里
        //具体建立连接的细节，不需要咱们代码手动干预，是内核自动负责的
        //当我们new这个对象的时候，操作系统内核，就开始使用 三次握手 具体细节 完成建立连接的过程
        socket =new Socket(serverIP,serverPort);
    }
    public void start(){
        System.out.println("客户端启动");
        //tcp客户端行为和udp客户端差不多
        //从服务器读取响应
        //把响应显示到界面上
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        try(InputStream inputStream=socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream=socket.getOutputStream()) {
            Scanner scanner1=new Scanner(inputStream);
            while (true){
                //1.从控制台输入内容
                System.out.println("->");
                String request=scanner.next();
                //2.把字符串作为请求，发送给服务器
                PrintWriter printWriter=new PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);
                printWriter.flush();
                //3.读取服务器返回的响应
                String response=scanner1.next();
                //4.界面显式内容
                System.out.println(response);
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TCPClient tcpClient=new TCPClient("172.20.10.2",9090);
        tcpClient.start();
    }
}

你跑的快，耳边全是风声。

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