Java网络编程——TCP通信原理

一、TCP通信概述

TCP协议用来控制两个网络设备之间的点对点通信，两端设备按作用分为客服端和服务端。服务端为客户端提供服务，通常等待客服端的请求消息，有客服端请求到达之后，及时提供服务和返回响应消息；客户端向服务端主动发出请求，并接受响应消息。
1、首先启动服务端程序，并开始等待网络中的客户请求，然后客服端主动向服务端发出连接请求，服务端接收到客户端的连接请求后，将和客户端之间建立一个稳定的TCP/IP通信的连接。
2、现在客户端将向服务端主动发出请求，服务端接受客户端消息，并及时返回响应消息。这是通过IO流（字节流）实现的。
3、通信完成后，由客户端主动关闭和服务端之间的连接；如果客户端未主动关闭和服务段之间的连接，服务端在等待指定的时间后将关闭这个连接。

二、TCP的特点

1、TCP是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到的是一个有顺序且无差错的数据流。
2、因为TCP通信两端的行为是不同的，所以在客户端使用socket类实现通信，而服务器使用ServerSocket实现通信。
3、网络通信不是必须有两个物理主机，而是需要有两个不同的socket就可以通信，列如，在同一主机上IP地址是相同的，但是使用不同的端口创建不同的socket，这样的两个socket之间也是可以实现TCP/IP的通信。

三、TCP通信的实现原理

无论一个TCP通信程序的功能多么齐全，程序多么复杂，其基本结构都是一样的，都包括以下四个基本步骤：
1、在服务端指定一个端口号来创建serverSocket，并使用accept方法进行侦听，这将阻塞服务器线程，等待用户请求。
2、在客户端指定服务的主机IP和端口号来创建socket，并连接服务端serverSocket，此时服务端accept方法被唤醒，同时返回一个和客户端通信的socket。
3、在客户端和服务端分别使用socket来获取网络通信输入/输出流，并按照一定的通信协议对socket进行读/写操作。
4、通信完成后，在客户端和服务端中反别关闭socket。

四、TCP通信原理实现（代码演示）

代码如下（客户端）：

import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class Client {

public static void main(String[] args) throws Exception {
// 获取本机IP地址
InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();
String ip = inetAddress.getHostAddress();
// 设置发送的端口号
int port = 8765;
// 创建socket对象
Socket socket = new Socket(ip,port);
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
outputStream.write("hello".getBytes());
outputStream.flush();
// 获取服务端返回的信息
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
byte[] byteArray = new byte[1024*50];
int length = inputStream.read(byteArray);
String replyMessage = new String(byteArray,0,length);
System.out.println("客户端收到的消息:"+replyMessage);
// 关闭资源
socket.close();
}
}

代码如下（服务端）：

import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {

public static void main(String[] args) throws Exception {
// 设置端口号(根据客户端的端口号设置)
int port = 8765;
// 创建ServerSocket对象
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
// 对象调accept()方法
Socket socket = serverSocket.accept();
// socket对象调用getInputStream()
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
// 设置缓冲区
byte[] byteArray = new byte[1024*50];
// 获取实际数据及数据的大小
int len = inputStream.read(byteArray);
String message = new String(byteArray,0,len);
// 获取发送者的IP地址
String ip = socket.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println("收到来自"+ip+"的消息,内容为:"+message);
// 使用输出流给发送者发送一条成功接收的信息
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
outputStream.write("successful".getBytes());
// 只要涉及管道的都建议刷新一下
outputStream.flush();
// 资源关闭
socket.close();
serverSocket.close();

}

}

代码如下（客户端测试输出）：

收到来自192.168.127.1的消息,内容为:hello

代码如下（服务端测试输出）：

客户端收到的消息:successful