Java 网络编程 ②-TCP Socket
这里是Themberfue
在上一节中，我们简单认识了 TCP协议 和 UDP协议 以及 基于UDP Socket 编写了简单的网络通信代码
本节我们将基于 TCP Socket 编写简单的网络通信代码
TCP Socket
类似 UDP Socket，Java也基于 TCP协议 进行了一些接口的封装
基于 TCP 封装的 SocketAPI：
ServerSocket：ServerSocket 是创建TCP服务端Socket的API。
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提供的方法
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：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。
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，对应端口的进程建立连接 Socket提供的方法
方法签名 方法说明 InetAddressgetInetAddress() 返回套接字所连接的地址 InputStreamgetInputStream() 返回此套接字的输入流 OutputStreamgetOutputStream() 返回此套接字的输出流
代码编写与讲解
TcpEchoServer
import java.io.*; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; import java.util.Scanner; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; /** * @author: Themberfue * @date: 2024/11/14 19:24 * @description: */ public class TcpEchoServer { // TCP 协议专门用于创建服务端的对象 private ServerSocket socket = null; // 这里和 UDP 服务器类似，也是在构造对象时，绑定端口号 public TcpEchoServer(int port) throws IOException { this.socket = new ServerSocket(port); } public void start() throws IOException { System.out.println("启动服务器"); // 这种情况一般不会用 fixedThreadPool，不然处理客户端请求的数量就固定了 ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); // 需要一直执行里面的逻辑 // 一直保持去连接客户端的状态 while (true) { // 对于 TCP 来说，需要先处理和客户端发来的连接（有连接） // 通过读写 clientSocket，与客户端进行通信 // 如果没有客户端发起连接，那么就阻塞在 accept // 这里的阻塞和多线程的阻塞有本质区别 // 如果只是一个线程处理连接和读取请求两个工作 // 该线程会在 hasNext() 那里阻塞，就不能处理下一个客户端的连接了 // 所以引入多线程来处理，这里的主线程处理与客户端的连接 // 连接到一个客户端后，就创建一个线程来处理客户端发送来的请求 Socket clientSocket = socket.accept(); // Thread t = new Thread(() -> { // processConnection(clientSocket); // }); // t.start(); // 反复创建的线程，开销还是很大的，所以使用线程池来处理请求更高效 executorService.submit(() -> { processConnection(clientSocket); }); } } // 处理一个客户端的连接 // 可能涉及到多个客户端的请求和响应 private void processConnection(Socket clientSocket) { // 建立连接成功后，打印客户端上线，表示与客户端建立连接 System.out.printf("[%s:%d]:客户端上线\n", clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort()); // TCP 是通过面向字节流的 try (OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream(); InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream()) { // 针对 OutputStream 套了一层 PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); // 针对 InputStream 套了一层 Scanner scanner = new Scanner(inputStream); // 这里也是反复执行，一个客户端可能发来多次请求 while (true) { // 若该客户端关闭后，表示不会发送请求，自然就读不到请求了，此时，该客户端下线 // 若一直没有读到请求，就在这里阻塞，直到客户端那边发来请求 if (!scanner.hasNext()) { // 断开连接了 System.out.printf("[%s:%d]:客户端下线\n", clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort()); break; } // 1. 读取请求并解析 String request = scanner.next(); // 2. 根据请求计算响应 String response = process(request); // 将计算后的响应发送给客户端 printWriter.println(response); // flush 起到刷新缓冲区的作用 printWriter.flush(); // 打印日志 System.out.printf("[%s:%d] req:%s res:%s\n", clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort(), request, response); } } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } finally { try { // 该客户端断开后，就得关闭 clientSocket.close(); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } } private String process(String request) { return request; } public static void main(String[] args) throws IOException { TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090); tcpEchoServer.start(); } }
与 UDP 不同的是，TCP协议是 有连接，所以在进行网络通信前，需要客户端和服务器端进行连接，交换彼此的一些信息。
服务器端的 ServerSocket 通过 accept 方法尝试与客户端 Socket 连接；如果连接成功，则返回一个 Socket对象；没连接到的话，就一直阻塞在这里，直到连接到客户端。
与 UDP 又不同的是，TCP 是以字节为单位进行读写数据的，故使用 InputStream 和 OutputStream 进行读写数据。
由于客户端可能不止发送一个请求，所以也是使用死循环，反复尝试读取数据。
若一直没有读到请求，则会在 hasNext() 这里阻塞，直到客户端发送请求，成功读取到数据。
写入数据时，必须使用 println，因为这里隐含的表示以 \n 为结束符号结束写入，若没有这一符号，则程序不知道什么时候停止写入。
在写入时，并不是直接写入到网卡的，而是写入到缓冲区，故在写完时，还需刷新缓冲区，确保数据成功写入到网卡上。
在客户端断开连接后，需要关闭为客户端创建的 Socket 连接
对于 TCP协议 来说，需要先处理和客户端发来的连接，通过读写 clientSocket，与客户端进行通信，如果没有客户端发起连接，那么就会阻塞在 accept，这里的阻塞和多线程的阻塞又本质区别
如果只是一个线程处理连接和读取请求两个工作，由于服务端线程会在 hasNext() 那里阻塞，就不能处理下一个客户端的连接了，所以引入多线程来处理，这里的主线程处理与客户端的连接，连接到一个客户端后，就创建一个线程来处理客户端发送来的请求。
但是频繁的创建和销毁线程，开销很大，所以引入线程池来处理客户端的请求。
TcpEchoClient
import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.io.PrintWriter; import java.net.Socket; import java.util.Scanner; /** * @author: Themberfue * @date: 2024/11/14 19:37 * @description: */ public class TcpEchoClient { private Socket socket = null; public TcpEchoClient(String serverIp, int port) throws IOException { // TCP 就不需要单独创建额外的变量来保存服务器的ip和端口了 // 通过连接会自动保存对端的信息 // 直接把字符串的IP的值，设置过来 this.socket = new Socket(serverIp, port); } public void start() { Scanner scanner = new Scanner(System.in); try (OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); InputStream inputStream = socket.getInputStream()) { // 同样为了使用方便，套壳使用 Scanner scannerNet = new Scanner(inputStream); PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); // 客户端可能发送的请求不止一次，所以通过死循环的逻辑（简单的从控制台读取，所以这样） // 该客户端进程结束时，请求就不发了，自然服务端那边就不能读取到了 // 这边这个客户端连接就与服务端断开了 while (true) { // 从控制台读取客户端的请求 String request = scanner.next(); // 将客户端的请求发送到服务端 // 这个操作只是将数据写入到 "缓冲区"，并没有真正写入网卡中 printWriter.println(request); // 这里清除缓冲区后，才真正将数据写入到网卡中 printWriter.flush(); // 读取服务端发送来的请求 String response = scannerNet.next(); System.out.printf("req:%s res:%s\n", request, response); } } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } public static void main(String[] args) throws IOException { TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9090); tcpEchoClient.start(); } }
网络编程的知识到这里就差不多结束了~~~
下节我们将进入跟多姿多彩的网络世界里学习~~~
毕竟不知后事如何，且听下回分解
❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️
