【网络编程】——基于TCP协议实现回显服务器及客户端-编程知识

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收录于专栏【网络编程】【Java系列】
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一、TCP实现回显服务器

TCP提供的API主要有两个类Socket（既会给服务器使用也会给客户端使用）和ServerSocket（一般为服务器使用）。TCP将数据分割成以字节为单位的小数据块进行传输（一个TCP数据报就是一个字节数组byte[]）。

二、服务器端

在服务器端创建一个ServerSocket对象，并绑定一个端口号。

进入while循环：
注意这里和Udp实现回显服务器不同的是,Tcp进入循环之后并不是读取客户端请求,而是先处理客户端的连接（Tcp是一个有连接的协议(Udp是没有连接的协议),所以有连接的话会优先处理连接，连接可以理解为客户端和服务器彼此之间保留对方的信息）。一个服务器要应对很多客户端,在服务器内核中有很多客户端的连接,在应用程序层面我们需要对这些连接进行一一处理，这里服务器内核中的连接就像一个一个的待办事项一样,这些待办事项在队列这样的数据结构中，所以应用程序需要一一完成这样的任务（这个过程类似于生产者消费者模型）。
serverSocket.accept()方法可以将服务器内核中的连接获取到应用程序中

当程序启动之后就会立刻执行到accept方法，在调用serverSocket.accept()方法之后，如果此时没有客户端连接请求到达，该方法会一直阻塞，直到有客户端与服务器成功建立连接才会继续执行。
现在来解释这里的返回值问题，serverSocket.accept()方法会返回一个Socket对象：我们已经直到accept方法会把服务器内核已经建立好的连接拿到应用程序中，但是accpet方法的返回值并非是一个Connection这样的对象，而是Socket这样的对象。
这里返回的Socket对象相当于一个耳麦，既可以发出自己的声音也可以听到对方的声音（我们不需要管对方是谁，我们只需要对着这个耳麦说话就行）。然后我们通过Socket对象与对方进行网络通信

Socket和ServerSocket：
ServerSocket类用于在服务器端创建一个服务器套接字，它监听指定的端口，等待客户端的连接请求：通过调用ServerSocket的accept()方法，服务器监听指定端口，直到有客户端发起连接请求，accept()方法才返回一个表示客户端连接的Socket对象。通过这个Socket对象，可以进行与客户端的通信。
Socket类用于创建一个客户端套接字，它是客户端与服务器进行通信的终点：通过调用Socket的构造方法，指定服务器的主机名和端口号，可以与服务器建立连接。
总的来说：ServerSocket用于监听端口，接受客户端的连接请求并返回一个Socket对象，而Socket用于与服务器建立连接，并进行数据的读写操作。通过这两个类的配合，实现了TCP协议下的客户端与服务器之间的通信。

服务器端代码如下

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.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class TcpEchoServer {private ServerSocket serverSocket = null;private ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();// 绑定端口号public  TcpEchoServer(int port) throws IOException {serverSocket = new ServerSocket(port);}// 启动服务器public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动!!!");while(true) {// 注意这里和Udp不同的是,Tcp进入循环之后并不是读取客户端请求,而是先处理客户端的连接// Tcp是一个有连接的协议(Udp是没有连接的协议),所以有连接的话会优先处理连接// 连接可以理解为客户端和服务器彼此之间保留对方的信息// 一个服务器要应对很多客户端,在服务器内核中有很多客户端的连接,在应用程序层面我们需要对这些连接进行一一处理// 这里服务器内核中的连接就像一个一个的待办事项一样,这些待办事项在队列这样的数据结构中// 所以应用程序需要一一完成这样的任务Socket clientSocket = serverSocket.accept();
//            Thread t = new Thread(() -> {
//                processConnection(clientSocket);
//            });
//            t.start();service.submit(new Runnable() {@Overridepublic void run() {processConnection(clientSocket);}});}}// 通过这个方法来处理连接的逻辑private void processConnection(Socket clientSocket) {System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线啦!!!\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());// 接下来读取请求，根据请求计算响应，最后再返回响应// Socket对象内部包含了两个字节流对象，我们需要先获取到这个字节流对象，然后再完成后续的读写操作try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {// 一次连接中可以涉及到多次请求和响应while( true ) {// 第一步:读取请求并进行解析// 这里为了读取方便,我们直接使用ScannerScanner scanner = new Scanner(inputStream);if(!scanner.hasNext()) {// 读取完毕客户端下线System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线!!!\n]",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());break;}// 这里我们约定客户端输入来的请求是文本数据，同时以空白符作为分割String request = scanner.next();// 第二步:根据请求计算响应String response = process(request);// 第三步:把响应写回给客户端,把OutputStream使用PrinterWriter进行包装，方法进行数据的传输PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);writer.println(response);// 刷新缓冲区writer.flush();// 打印当前的请求详情System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort(),request,response);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {try {clientSocket.close();} catch (IOException e) {// 这里必须确保Socket能够被关闭e.printStackTrace();}}}private String process(String request) {return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9090);server.start();}
}

三、客户端

关于回显服务器这里我们来看客户端的代码是如何进行编写的，主要有4个步骤，如下：

第一步：从控制台上读取用户的输入。
第二部：把输入的内容构造成请求，并将其发送给服务器。
第三步：从服务器读取响应
最后一步：把响应显示到控制台上。

客户端代码如下：

import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;public class TcpEchoClient {private Socket socket = null;// 要和服务器进行通信的话我们就需要先知道服务器的位置外哪里。public TcpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws IOException {socket = new Socket(serverIp,serverPort);}public void start() {System.out.println("客户端启动!!!");Scanner scannerConsole = new Scanner(System.in);try(InputStream inputStream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {while(true) {// 从控制台输入一个字符串System.out.print("-> ");String request = scannerConsole.next();// 把请求发送给服务器PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);// 使用println加上换行,后续服务器读取请求的时候就可以使用scanner.next来获取了printWriter.println(request);// 调用flush确保数据发送出去了printWriter.flush();// 从服务器中读取响应Scanner scannerNetwort = new Scanner(inputStream);String response = scannerNetwort.next();// 把响应打印出来System.out.println(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();}
}