文章目录
- TCP流套接字编程
- ServerSocket API
- Socket API
- 示例：回显服务器
- 服务器端
- 客户端
- 利用线程池实现并发编程
TCP流套接字编程
TCP和UDP差距是很大的，在数据传输方面，UDP是面向数据报的，而TCP是面向字节流的的，下面列出了使用TCP来实现网络编程所依赖的Socket类，通过这些类和具体的例子，来详细的讲解TCP网络编程。
ServerSocket API
ServerSocket 是Java提供给我们创建TCP服务端Socket所使用的API。
ServerSocket 的构造方法如下：
| 构造方法 | 方法说明 |
|---|---|
| ServerSocket(int port) | 创建一个服务端的Socket对象，并绑定到指定的端口 |
ServerSocket 方法：
| 方法 | 方法说明 |
|---|---|
| Socket accept() | 在客户端连接后，通过accept()方法，可以拿出内核中已经于客户端建立好的连接对象，这个对象就是Socket对象，如果没有建立好的连接，则阻塞等待 |
| void close() | 关闭此套接字 |
Socket API
在Java中，也给我们提供了一个Socket类，而这个 Socket 既会给客户端使用又会给服务器使用，以上这个 Server Socket 和 Socket 这两个类都是用来表示系统中的Socket文件的，也就是抽象了网卡这样的概念。
Socket 构造方法：
| 构造方法 | 方法说明 |
|---|---|
| Socket(String host, int port) | 创建一个客户端的Socket，并指定对端主机的IP，对端进程的端口号，然后建立连接 |
Socket 方法：
| 方法 | 方法说明 |
|---|---|
| InetAddress getInetAddress() | 返回Socket所连接的地址 |
| InpuStream getInputStream() | 返回Socket的输入流 |
| OutputStream getOutpubStream() | 返回此Socket的输出流 |
注意：UDP是无连接的，而TCP是有连接的
这里的“有连接”和“无连接” 不是传统意义上的连接，而是通信双方都保存了对端的信息，而UDP呢，它是每发送一次数据，都要指定一次对端的IP和端口号，然后将生成的数据报作为send的参数发出去，下图就是UDP中的发送数据报的核心代码；
对于TCP来说，并不需要，前提是需要先把连接给建立上。而这个连接如何建立，是不需要我们通过代码来实现的，而是操作系统的内核自动负责完成的，对于客户端这边来说，主要是“发起连接”动作，在服务器这边的应用程序是没有任何感知的，因为，系统内核就直接完成了建立连接的流程（这个流程就是三次握手），完成这个建立连接的流程之后，建立好的连接就会放在内核中的一个队列里排队（每一个ServerSocket都有这样的队列），服务器这边的应用程序想要和客户端进行通信，就会通过accept()方法，将建立好的连接对象拿到应用程序中，这样就可以进行通信，如果队列中没有建立好的连接的话，accept()方法就会阻塞等待，这个队列呢就是一种生产者消费者模型。
下面通过两个示例来讲解这些方法的使用：
示例：回显服务器
服务器端
一：建立连接
public class TcpEchoServer {
private ServerSocket socket = null;
public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
//创建服务器端的Socket对象
socket = new ServerSocket(port);
}
//启动服务器方法
public void start() throws IOException {
System.out.println("服务器启动");
//1.通过accept方法将建立好的连接拿到应用程序中，如果没有，则阻塞等待
Socket clientSocket = socket.accept();
//通过这个方法，处理拿到的连接
process_connection(clientScoket);
}
二：计算请求，返回响应
private void process_connection(Socket clientSocket){
//打印连接上的对端信息
System.out.printf("客户端上线：[%s:%d]\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());
//通过clientSocket中的流对象来使双方进行通信
try(InputStream is = clientSocket.getInputStream();
OutputStream os = clientSocket.getOutputStream()) {
//因为服务器和客户端可能不止一次进行交互，所以通过while进行循环交互
while(true) {
//通过Scanner的方式将流对象中的请求数据读取出来
Scanner scanner = new Scanner(is);
//判断scanner是否有下一个数据，如果没有，连接结束
if(!scanner.hasNext()) {
System.out.printf("客户端下线:[%s:%d]\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());
break;
}
//拿到客户端请求，通过next()方法，约定读到"\n"结束
String request = scanner.next();
//通过这个方法根据请求计算相应
String response = calculator_response(request);
//返回服务器处理的响应
//2.通过PrintWriter进行发送
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(os);
//这里的println可不是打印到控制台，而是发送给OutputStream对象，然后发送给客户端
printWriter.println(response);
//通过flush方法刷新缓冲区，如果没有这个操作的话，写入的数据很可能会在缓冲区中，而没有被发送出去
printWriter.flush();
//打印一下这次交互的内容
System.out.printf("[%s:%d], request:%s, response:%s\n",clientSocket.getInetAddress(),
clientSocket.getPort(), request, response);
}
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}finally {
try {
clientSocket.close();
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
private String calculator_response(String request) {
//因为我们写的是回显服务器，所以请求是什么，响应就是什么
return request;
}
public static void main(String[] args) {
TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9999);
try {
tcpEchoServer.start();
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
客户端
一、建立连接
public class TcpEchoClient {
private Socket socket = null;
public TcpEchoClient(String ip, int port) {
try {
//指定服务器的地址和端口号
//当我们new这个对象时，系统内核就会自动帮我们完成建立连接的流程；
socket = new Socket(ip, port);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
二、发起请求，获取响应
//客户端启动方法
public void start() {
try(InputStream is = socket.getInputStream();
OutputStream os = socket.getOutputStream()) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(os);
Scanner in = new Scanner(is);
while(true) {
//1.向服务器发起请求
System.out.println("请输入请求->:");
String request = scanner.next();
printWriter.println(request);
printWriter.flush();
//2.读取服务器返回来的响应
String response = in.next();
System.out.println("response:" + response);
}
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
public static void main(String[] args) {
TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9999);
tcpEchoClient.start();
}
}
运行之后：
但是，上述代码还存在一个问题，现在是一个服务器和一个客户端进行交互，如果多个客户端和一个服务器进行交互，那么这个bug就出来了！！！
下图为IDEA如何同时运行多个进程的操作步骤
同时运行多个客户端，分析一下代码会出现什么问题！！！
运行完之后，可以看到，虽然启动了两个客户端，但是，在服务器这边，并没有显示第二个客户端上线，这是为什么呢？下面就结合代码分析一下原因
如果想要在处理第一个客户端请求的过程中，accept快速的接收到第二个客户端建立起的连接，那么，就需要使用到并发编程！！！
利用线程池实现并发编程
利用线程池的方式分配一个新的线程去执行process_connection方法中的处理请求的逻辑，让主线程继续去获取到系统队列中已经建立好连接的其他客户端，然后再通过线程池分配新的线程去执行，利用这样的方式，就可以实现多个客户端与服务器进行交互。
public void start() throws IOException {
System.out.println("服务器启动");
//创建一个线程池
ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
while(true) {
//1.通过accept方法将建立好的连接拿到应用程序中
Socket clientSocket = socket.accept();
//通过这个方法，使用新的线程处理拿到的连接
threadPool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
process_connection(clientSocket);
}
});
}
}
