网络编程【TCP流套接字编程】

目录

TCP流套接字编程

1.ServerSocket API

2.Socket API

3.TCP中的长短连接

4.回显程序(短连接)

5.服务器和客户端它们的交互过程

6.运行结果及修改代码

TCP流套接字编程

❗❗两个核心：ServerSocket     Socket

1.ServerSocket API

✨ServerSocket 是创建 TCP服务端Socket的API

ServerSocket 构造方法：

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：

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

2.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。

Socket 构造方法：

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 方法：

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

3.TCP中的长短连接

🔎TCP发送数据时，需要先建立连接，什么时候关闭连接就决定是短连接还是长连接：

短连接：每次接收到数据并返回响应后，都关闭连接，即是短连接。也就是说，短连接只能一次收发数据。

4.回显程序(短连接)

1️⃣TCP 客户端

package io;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 TcpEchoClient {private Socket socket = null;public TcpEchoClient(String serverIp, int port) throws IOException {// 这个操作相当于让客户端和服务器建立 tcp 连接.// 这里的连接连上了, 服务器的 accept 就会返回.socket = new Socket(serverIp, port);}//启动客户端程序public void start() {Scanner scanner = new Scanner(System.in);try (InputStream inputStream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);Scanner scannerFromSocket = new Scanner(inputStream);while (true) {// 1. 从键盘上读取用户输入的内容.System.out.print("-> ");String request = scanner.next();// 2. 把读取的内容构造成请求, 发送给服务器.//    注意, 这里的发送, 是带有换行的!!printWriter.println(request);//这里只是把数据写入内存的缓冲区中，等待缓冲区满了，才会真正写网卡// 3. 从服务器读取响应内容String response = scannerFromSocket.next();// 4. 把响应结果显示到控制台上.System.out.printf("req: %s; resp: %s\\n", request, response);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9090);client.start();}
}

2️⃣TCP 服务端

package io;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 {// serverSocket 就是外场拉客的小哥// clientSocket 就是内场服务的小姐姐.// serverSocket 只有一个. clientSocket 会给每个客户端都分配一个~private ServerSocket serverSocket = null;//端口号绑定public TcpEchoServer(int port) throws IOException {serverSocket = new ServerSocket(port);}public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动!");while (true) {Socket clientSocket = serverSocket.accept();processConnection(clientSocket);}}// 通过这个方法来处理一个连接.// 读取请求// 根据请求计算响应// 把响应返回给客户端private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线!\\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());// try () 这种写法, ( ) 中允许写多个流对象. 使用 ; 来分割try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {// 没有这个 scanner 和 printWriter, 完全可以!! 但是代价就是得一个字节一个字节扣, 找到哪个是请求的结束标记 \\n// 不是不能做, 而是代码比较麻烦.为了简单, 把字节流包装秤了更方便的字符流~~Scanner scanner = new Scanner(inputStream);//Scanner 相当于 字符流，上述约定了请求是字符串，所以就可以使用字符流来处理PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);while (true) {// 1. 读取请求：//hasNext 判定接下来还有没有数据了，如果对端关闭连接(客户端关闭连接)，此时 hasNext 就会返回 false，循环就让它结束//如果对端有数据，hasNxet 返回 true，进一步就可以使用 next 方法来读出这一段字符串的内容了if (!scanner.hasNext()) {// 读取的流到了结尾了 (对端关闭了)System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线!\\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());break;}// 直接使用 scanner 读取一段字符串.String request = scanner.next();//next：一直往后读，读到空白符结束——空格，换行，制表符，翻页符..都算空白符//nextLine 只是读到换行符结束//这里不要用nextLine// 2. 根据请求计算响应String response = process(request);// 3. 把响应写回给客户端. 不要忘了, 响应里也是要带上换行的.printWriter.println(response);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();//clientSocket 只是给一个连接提供服务的，还是要能够进行关闭}}private String process(String request) {return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);tcpEchoServer.start();}
}

5.服务器和客户端它们的交互过程

1️⃣启动服务器

 2️⃣客户端启动

当客户端和服务器连接建立好之后，服务器这边的 accept 就返回了

3️⃣服务器就进入 processConnection 了，尝试从客户端读取请(由于此时客户端还没有发送请求，此时读取操作也会阻塞)

 与此同时：

用户端往下执行到，从控制台读取用户输入——也会阻塞

 4️⃣当用户真的输入内容，客户端真正发送了请求出去；同时往下执行到，读取服务器响应，再次阻塞

 5️⃣服务器收到客户端的请求之后，从 next 这里返回，执行 process 执行 println ，把响应写回到客户端

 6️⃣服务器重新回到上述开头位置，继续尝试读取请求，并阻塞

      客户端收到服务器的响应就可以把结果显示出来了；同时进入下次循环，再次等待用户的输入了

6.运行结果及修改代码

 ❗❗❗当我们输入 hello 之后，发现客户端没有任何响应——因为数据还在缓冲区内

// 2. 把读取的内容构造成请求, 发送给服务器.
//    注意, 这里的发送, 是带有换行的!!
printWriter.println(request);

这里只是把数据写入内存的缓冲区中，等待缓冲区满了，才会真正写网卡

1️⃣此时我们需要冲刷

 此时就可以响应了；当前程序已经跑起来了，已经可以正常通信了

❗❗但是还存在一个严重的 bug！！服务器需要同时能够给多个客户端提供服务的

2️⃣在 idea 中启动多个客户端，需要配置，默认一个程序只能启动一个

 🔎此时就可以启动多个程序

3️⃣但是我们看到的是在第一个客户端输入 hello，运行是正常的；但是我们在第二个客户端输入 hello2的时候没有任何反应

 这就是当前服务器无法同时服务多个客户端；为什么会造成这种原因呢？

 6️⃣解决方法：希望同时能够给客户端1提供服务，又能够循环的调用 accept——多线程

 如果直接调用，该方法回影响这个循环的二次执行，导致 accept 不及时了 ；这个时候就需要 创建新的线程，用新线程来调用 processConnection；每次来一个新的客户端都搞一个新的线程即可！！!

    public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动!");while (true) {Socket clientSocket = serverSocket.accept();//如果直接调用，该方法回影响这个循环的二次执行，导致 accept 不及时了//这个时候就需要 创建新的线程，用新线程来调用 processConnection；每次来一个新的客户端都搞一个新的线程即可！！!Thread t = new Thread(() -> {try {processConnection(clientSocket);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}});t.start();}}

 此时运行结果：

7️⃣解决方案2：使用 线程池 修改上述代码

  ✨一个连接的所有请求处理完，这个程序不会销毁，而且还到池子里，下次直接使用