【网络编程】TCP Socket编程

TCP Socket编程

1. ServerSocket
2. Socket
3. TCP的长短连接
4. Socket 通信模型
5. 代码示例：TCP 回显服务器

流套接字：使用传输层TCP协议
TCP: 即Transmission Control Protocol（传输控制协议），传输层协议。
TCP的特点:

有连接
可靠传输
面向字节流
有接收缓冲区，也有发送缓冲区
大小不限

1. ServerSocket

ServerSocket 是创建TCP服务端Socket的API。

注意: ServerSocket 只能用于服务器端。

构造方法：

方法签名	方法说明
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	方法说明
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

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。

构造方法：

方法签名	方法说明
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

注意：这里面的 host 和 port 是要连接的服务器的 IP 地址和端口号。

方法：

方法签名	方法说明
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，短连接只能一次收数据。
长连接：不关闭连接，一直保持连接状态，双方不停的收发数据，即是长连接。也就是说，长连接可以多次收发数据。

两者区别如下：

建立连接、关闭连接的耗时：短连接每次请求、响应都需要建立连接，关闭连接；而长连接只需要第一次建立连接，之后的请求、响应都可以直接传输。相对来说建立连接，关闭连接也是要耗时的，长连接效率更高。
主动发送请求不同：短连接一般是客户端主动向服务端发送请求；而长连接可以是客户端主动发送请求，也可以是服务端主动发。
两者的使用场景有不同：短连接适用于客户端请求频率不高的场景，如浏览网页等。长连接适用于客户端与服务端通信频繁的场景，如聊天室，实时游戏等。

4. Socket 通信模型

在这里插入图片描述

5. 代码示例：TCP 回显服务器

服务器代码：

class TcpEchoServer {
    public ServerSocket serverSocket;//专门用来接受请求并建立链接
    public Socket clientSocket;//专门用来处理请求
    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        this.serverSocket=new ServerSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动!");
        //也可以利用线程池
        ExecutorService threadsPool= Executors.newCachedThreadPool();
        while(true){
            //接受请求
            clientSocket=serverSocket.accept();
//            //利用多线程才能让服务器同时处理多个客户端的请求
//            Thread t=new Thread(()->{
//                //建立链接并处理请求
//                try {
//                    createConnection(clientSocket);
//                } catch (IOException e) {
//                    throw new RuntimeException(e);
//                }
//            });
//            t.start();
            //创建线程池相对于每次创建一个线程来说效率更高一些
            threadsPool.submit(()->{
                try {
                    createConnection(clientSocket);
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            });
        }
    }

    public void createConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
        System.out.printf("[%s:%d]建立链接成功n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());
        //三个步骤
        //1.读取客户端请求(根据打开的文件流确定了读取的是客户端发来的请求)
        //这里针对TCP的读写和对于文件的读写是一摸一样的
        //利用socket构造文件流
        try(InputStream inputStream=clientSocket.getInputStream()){//注意打开的流
            //直接利用scanner读取(利用原生的InputStream也是可以的,但Scanner更方便)
            Scanner scanner=new Scanner(inputStream);
            try(OutputStream outputStream=clientSocket.getOutputStream()){//注意打开的流
                while(true){
                    
                    if(!scanner.hasNext()){
                        System.out.printf("[%s:%d]断开链接n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());
                        break;
                    }
                    //读取请求(TCP以字符流进行传输)
                    // 读到空白符/ 空格/换行才会停止
                    String request=scanner.next();
                    //2.根据请求计算响应
                    String response=process(request);
                    //3.返回响应(根据打开的文件流决定了是往客户端返回请求)
                    //为了方便用PrintWriter对OutputStream进行包裹
                    PrintWriter printWriter=new PrintWriter(outputStream);
                    // 因为使用 next，读到空白符/ 空格/换行才会停止,所以须使用 println 
                    printWriter.println(response);
                    printWriter.flush();
                    System.out.printf("[%d][req:%s resp:%s]n",clientSocket.getPort(),request,response);
                }
            }
        }finally {
            clientSocket.close();//记得及时关闭
        }
    }

    public String process(String request){
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer tcpEchoServer=new TcpEchoServer(9090);
        tcpEchoServer.start();
    }
}

客户端代码：

class TcpEchoClient {
    public Socket client;
    //TCP中客户端构造函数的ip和port指的是要链接的服务器的IP和port
    public TcpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws IOException {
        this.client = new Socket(serverIp, serverPort);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("和服务器建立链接成功");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        //这里针对TCP的读写和对于文件的读写是一摸一样的
        //利用socket构造文件流
        try (InputStream inputStream = client.getInputStream()) {
            try (OutputStream outputStream = client.getOutputStream()) {
                //接收从控制台输入的字符串
                while (true) {
                    System.out.println("->");
                    String request = scanner.next();
                    //构造请求并发送请求(PrintWriter和Scanner对应)//注意文件流
                    PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                    // 因为使用 next，读到空白符/ 空格/换行才会停止,所以须使用 println 
                    printWriter.println(request);
                    printWriter.flush();//如果不及时刷新,服务器可能不能及时接收到数据
                    //接收响应
                    Scanner respScanner = new Scanner(inputStream);
                    String response = respScanner.next();
                    //显示到控制台上
                    System.out.printf("[req:%s  resp:%s]n", request, response);
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9090);
        tcpEchoClient.start();
    }
}

注意：当然要先启动服务器再启动客户端！

好啦！以上就是对 TCP Socket编程的讲解，希望能帮到你！
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