最近学习网络的过程中,了解到了应用借助socket接口在tcp上建立连接,发送请求的过程,遂做个记录。
我们还是了解下请求的过程是怎样的吧,我将服务端与客户端分开描述了,真实的顺序大家可以看编号。
这个案例,我们假设需求是服务端处理客户端的字符,并处理成大写形式。
首先,服务端需要建立服务端的套接字,在里面指明端口号,ip是可以省略的,就像这样,在C语言编程中还需要bind下对应的端口,但效果是相同的。
ServerSocket welcomeSocket = new ServerSocket(9999);
这个welcomeSocket是很关键的,它的作用是不断的接受客户端的请求,相当于大堂经理的职责。
tcp上的套接字其实需要,源IP,源port,目标IP,目标port,由此生成了一个Socket对象,C中则是以整型存在的一个句柄,但我们的welcomeSocket是很特殊的,可能会有很多请求到来,那么目标ip,port其实是没有明确的值的,可以理解为空的。
Socket connectSocket = welcomeSocket.accept();
注意这个过程是阻塞的,只有来的请求才能够往下走,否则程序就卡住了
。
我们假设客户端从ip为2.2.2.2
,端口号为10000
上发起了连接请求,那么服务端将不会被阻塞了,connectSocket
就有具体的值了,我用16进制表示了socket的内存地址。
此时,该socket就有明确的对应关系了,因为客户端的ip和port都已经确认了,对应关系如下所示。
socket | 源IP | 源Port | 目标IP | 目标Port |
---|---|---|---|---|
welcomeSocket:0x12412422 | 1.1.1.1 | 9999 | ||
connectSocket:0x12423412 | 1.1.1.1 | 9999 | 2.2.2.2 | 10000 |
可以看到 welcomeSocket
的有两格是空的,因为它只起到桥梁的作用。而真正交互的是connectSocket
,可以建立多个,其中客户端的端口是随机绑定的。
服务端接收到客户端的请求后,字符转化为大写再写回去即可,关键代码如下。
InputStream is = connectSocket.getInputStream();
///...读is 转化为字符处理后得到bytes写出
connectSocket.getOutputStream().write(bytes);
服务端说了一声,好的我知道了,关闭connectSocket
,等待下一个连接,此时表中数据如下所示。
socket | 源IP | 源Port | 目标IP | 目标Port |
---|---|---|---|---|
welcomeSocket:0x12412422 | 1.1.1.1 | 9999 | ||
connectSocket: |
java编程省略了很多细节,创建对象直接就会向对应的服务器建立连接,我们需要指定ip和端口,如下所示。
socket = new Socket("localhost", 9999);
只有服务端先开启才能够建立连接,否则会报连接拒绝
的错误哦!
我们可以通过socket.getOutputStream()
直接获取输出流,再调用write()
方法其实就是给服务器发送消息了。
详细过程看后面代码就可以了。
这个比较简单,功能也和上面类似,注意的是关闭的时候需要服务端处理下异常情况。
这里我们使用线程池处理,避免频繁创建多个线程,注意序号①那里,只有在新的客户端建立连接的时候才会被唤醒,也就实现了一个welcomeSocket
看门,多个connectSocket
处理的情景。
还有一点是,我在②③简单处理了一下客户端意外退出和主动退出的情况,意外退出的长度为-1,直接跳出,或者是键盘输入exit
的情况下,也主动跳出。
@Slf4j
public class Server {
//使用线程池处理连续的请求
private static ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(10,
15,
30,
TimeUnit.SECONDS,
new ArrayBlockingQueue<>(100),
new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("socket-thread-pool-%d").get());
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket welcomeSocket = new ServerSocket(9999);
while (true) {
//①这里的设计很巧妙 看似死循环 但是只要没有连接建立 就会阻塞 防止cpu空转
Socket connectSocket = welcomeSocket.accept();
pool.execute(() -> {
try {
InputStream is = connectSocket.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
char[] c = new char[1024];
while (true) {
int len = isr.read(c);
//②意外断开连接的情况 直接跳出
if (len <= 0) {
break;
}
String str = new String(c, 0, len);
//③传输退出连接的信息 跳出
if (Objects.equals("exit", str)) {
break;
}
String res = str.toUpperCase();
byte[] bytes = res.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
connectSocket.getOutputStream().write(bytes);
log.info("线程:{},当前socket:{},给客户端发送内容:{}", Thread.currentThread().getName(), connectSocket, res);
}
} catch (IOException e) {
log.error("连接异常", e);
}finally {
try {
connectSocket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Socket socket = null;
try {
socket = new Socket("localhost", 9999);
while (true) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
String str = scanner.next();
//主动退出
if (str.equals("exit")) {
socket.getOutputStream().write("exit".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
break;
}
//通过输出流直接写
socket.getOutputStream().write(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
char[] c = new char[1024];
int len = isr.read(c);
String res = new String(c, 0, len);
//打印大写字母
System.out.println(res);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
if (socket != null) {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
该代码还可在优化,比如引入nio,selector什么的,但我觉得对于了解tcp套接字编程足够了,重点先放在对网络概念的理解上。
岁月因青春慨然以赴而更加美好,世间因少年挺身向前而更加瑰丽。