网络编程套接字之三【TCP】
目录
1. ServerSocket API（给服务器端使用的类）
2. Socket API（既给服务器使用，也给客户端使用）
3. 写TCP回显—服务器
4. 使用线程池后的TCP服务器代码(最终)
5. 写回显-客户端
6. TCP回显—客户端代码
7. 运行回显服务器和客户端
TCP流套接字编程
1. ServerSocket API（给服务器端使用的类）
ServerSocket 是创建TCP服务端Socket的API。
构造方法
| 方法签名 | 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 |
方法
| 方法签名 | 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，并基于改Socket建立与客户端的连接，否则阻塞等待（接受客户端的连接） |
| void close() | 关闭此套接字 |
2. Socket API（既给服务器使用，也给客户端使用）
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
构造方法
| 方法签名 | 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（尝试和指定的服务器建立连接） |
方法
| 方法签名 | 说明 |
|---|---|
| InetAddress getInetAddress() | 返回套接字所连接的地址（返回套接字获取到对方的IP地址和端口） |
| InputStream getInputStream() | 返回此套接字的输入流（通过Socket可以获取到两个流对象，分别用来读和写） |
| OutputStream getOutputStream() | 返回此套接字的输出流 |
3. 写TCP回显—服务器
1.先写一个ServerSocket对象
private ServerSocket listenSocket = null;2.下面写Tcp服务器构造方法
public TcpEchoServer(int port) throws IOException { listenSocket = new ServerSocket(port); }3.写一个启动服务器的方法start（），在start中写上while循环来执行
a)调用accept来接收客户端的连接
b)再处理这个连接，这里写一个processConnection()方法来处理
public void start() throws IOException { System.out.println("服务器启动！"); while(true) { //1. 先调用 accept 来接受客户端的连接 Socket clientSocket = listenSocket.accept(); //2. 再处理这个连接 processConnection(clientSocket); } }4.下面来写这个processConnection()方法，处理连接客户端连接
方法中写try（这里写上InputStream（读）和OutPutStream（写）对象，写在try中帮助资源回收） {这里写上写具体处理逻辑步骤}
注意最后必须要写上finally来close关闭clientSocket
private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException { System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线！\n", clientSocket.getInetAddress().toString(), clientSocket.getPort()); //接下来处理客户端请求 try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream(); OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) { while(true) { } }finally { //这里要关闭socket，是因为 //socket也是一个文件，一个进程能够同时打开的文件个数有上限（PCB文件描述符表，不是无限的 clientSocket.close(); } }a）读取请求并解析
Scanner scanner = new Scanner(inputStream); if(!scanner.hasNext()) { //读完了，连接可以断开了 System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线！\n", clientSocket.getInetAddress().toString(), clientSocket.getPort()); break; } String request = scanner.next();b）根据请求计算响应（这里写一个process方法）
String response = process(request);private String process(String request) { return request; }c）响应写回到客户端
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); printWriter.println(response); //刷新缓冲区确保数据确实通过网卡发送出去了 printWriter.flush();d）将发送的信息显示到服务器界面上
System.out.printf("[%s:%d] req: %s; resp: %s\n", clientSocket.getInetAddress().toString(), clientSocket.getPort(), request,response);5.最后再写上mian方法来执行服务器
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;
/**
* Created with IntelliJ IDEA.
* Description:
* User: 28463
* Date: 2022—10—14
* Time: 17:05
*/
public class TcpEchoServer {
//代码中会设计到多个 socket 对象，使用不同的名字来区分
private ServerSocket listenSocket = null;
public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
listenSocket = new ServerSocket(port);
}
public void start() throws IOException {
System.out.println("服务器启动！");
while(true) {
//1. 先调用 accept 来接受客户端的连接
Socket clientSocket = listenSocket.accept();
//2. 再处理这个连接
processConnection(clientSocket);
}
}
private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线！\n",
clientSocket.getInetAddress().toString(),
clientSocket.getPort());
//接下来处理客户端请求
try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {
while(true) {
//1.读取请求并解析
Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
if(!scanner.hasNext()) {
//读完了，连接可以断开了
System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线！\n",
clientSocket.getInetAddress().toString(),
clientSocket.getPort());
break;
}
String request = scanner.next();
//2.根据请求计算响应
String response = process(request);
//3.响应写回到客户端
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
printWriter.println(response);
//刷新缓冲区确保数据确实通过网卡发送出去了
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();
}
}
下面思考为啥代码最后finally要执行clientSocket的close，而前面的listenSocket以及UDP程序中的socekt为啥就没close？
但是上面的代码有个问题，只能处理一个客户端的请求，（本质上第二个客户端的消息是发出去了，但服务器此时还在执行第一个客户端的请求，只要从第一个客户端这里出来，服务器就会立刻执行第二个客户端的消息）
我们希望的是既能够快速重复的调用到accept（也就是连接多个客户端），又能够循环的处理客户端的请求。所以就需要使用到多线程了
那么为什么前面UDP就不需要考虑这个问题，而TCP需要考虑
UDP是无连接，客户端直接发消息就行（不必专注于处理某一个客户端）
TCP建立连接之后，要处理客户端的多次请求，才导致无法快速的调用到accept（长连接）（主要原因）
如果TCP每个连接只处理一个客户端的请求，也能够保证快速调用到accept（短连接）
下面使用多线程，给每个客户端连上来的都分配一个新的线程负责处理请求
但是直接这样使用多线程，如果循环多次，对应就会创建很多线程，等线程执行完，又会消毁很多的线程，所以更好的方法就是使用线程池
4. 使用线程池后的TCP服务器代码(最终)
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;
/**
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* Description:
* User: 28463
* Date: 2022—10—14
* Time: 17:05
*/
public class TcpEchoServer {
//代码中会设计到多个 socket 对象，使用不同的名字来区分
private ServerSocket listenSocket = null;
public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
listenSocket = new ServerSocket(port);
}
public void start() throws IOException {
System.out.println("服务器启动！");
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
while(true) {
//1. 先调用 accept 来接受客户端的连接
Socket clientSocket = listenSocket.accept();
//2. 再处理这个连接,这里应该要使用多线程，每个客户端连上来都分配一个新的线程负责处理
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] 客户端上线！\n",
clientSocket.getInetAddress().toString(),
clientSocket.getPort());
//接下来处理客户端请求
try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {
while(true) {
//1.读取请求并解析
Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
if(!scanner.hasNext()) {
//读完了，连接可以断开了
System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线！\n",
clientSocket.getInetAddress().toString(),
clientSocket.getPort());
break;
}
String request = scanner.next();
//2.根据请求计算响应
String response = process(request);
//3.响应写回到客户端
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
printWriter.println(response);
//刷新缓冲区确保数据确实通过网卡发送出去了
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 {
//这里要关闭socket，是因为
//socket也是一个文件，一个进程能够同时打开的文件个数有上限（PCB文件描述符表，不是无限的
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. 写回显-客户端
1. 先写一个Socket对象，客户端用Socket来建立连接
private Socket socket = null;2.下面写Tcp客户端构造（和Udp区别较大，有连接和无连接的区别）
public TcpEchoClient(String serverIP, int serverPort) throws IOException { //和服务器建立连接，就需要知道服务器在哪 socket = new Socket(serverIP,serverPort); }3.写客户端执行方法start（），给start里面放try，try中执行的就是while，来让客户端循环输入，还要在try后面括号中写上InputStream（读）和OutputStream（写）的对象（写在括号中中try会自动帮助，关掉资源）
public void start() throws IOException { Scanner scan = new Scanner(System.in); try(InputStream inputStream = socket.getInputStream(); OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) { while(true) { } } }while中写 a）从控制台读取数据，构造一个请求
System.out.println("-> "); String request = scan.next();b）发送请求给服务器（PrintWriter）
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); printWriter.println(request); //这个 flush 不要忘记，否则可能导致请求没有真发出去 printWriter.flush();c）从服务器读取响应
Scanner respScanner = new Scanner(inputStream); String response = respScanner.next();d）把响应显示到界面上
System.out.println(response);4.最后再写上mian方法来执行客户端
public static void main(String[] args) throws IOException { TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090); tcpEchoClient.start();
Udp和Tcp构造的区别，有连接和无连接
6. TCP回显—客户端代码
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 {
//客户端需要使用这个 Socket 对象来建立连接
private Socket socket = null;
public TcpEchoClient(String serverIP, int serverPort) throws IOException {
//和服务器建立连接，就需要知道服务器在哪
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.从控制台读取数据，构造成一个请求
System.out.println("-> ");
String request = scan.next();
//2.发送请求给服务器
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
printWriter.println(request);
//这个 flush 不要忘记，否则可能导致请求没有真发出去
printWriter.flush();
//3.从服务器读取响应
Scanner respScanner = new Scanner(inputStream);
String response = respScanner.next();
//4.把响应显示到界面上
System.out.println(response);
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
tcpEchoClient.start();
}
}
7. 运行回显服务器和客户端
